CC BY
73
УДК 631.81:631.582:631.445.51
влияние различных систем удобрений на продуктивность зернопарового севооборота на каштановой почве
Н.А. ХОДЖАЕВА, зав. отделом агроэкологии Прикумская опытно-селекционная станция Е.П. ШУСТИКОВА, кандидат сельскохозяйственных наук, старший научный сотрудник
Ставропольский НИИСХ Россельхозакадемии E-mail: sniish@mail.ru
Резюме. На основании длительных исследований (с 1985 по 2010 гг.) в стационарном полевом опыте дана оценка влияния минеральной, органической и органо-минеральной систем удобрений на продуктивность зернопарового севооборота и плодородие каштановой почвы. При внесении органических удобрений наибольший относительный отклик (38...44 % к контролю) получен на первой культуре севооборота - озимой пшенице. Эффективность навоза в последействии постепенно снижалась. Использование минеральной системы более рационально под культуры, идущие по колосовым предшественникам. В этом случае относительная прибавка увеличивается с 35 % (озимая пшеница по пару) до 46.50 % (вторая озимая пшеница и яровой ячмень). В сумме за 4 ротации общая продуктивность зернопарового севооборота на фоне естественного плодородия составила 37,03 т/га. Изучаемые системы удобрений повысили сбор зерна на 12,91.19,22 т/га. Прибавка с каждого гектара севооборотной площади составила 0,36.0,80 т, или 23. 52 %. Самый высокий уровень урожайности отмечен в варианте с повышенной дозой навоза (60 т/га) и наложением минеральных удобрений. Однако оптимальные показатели агроэкономического действия удобрений (уровень валового сбора зерна и окупаемость единицы N, Р и К) выявлены при использовании органо-минеральной системы с внесением умеренного количества органических удобрений (40 т/га) в первом поле севооборота. Применение изучаемых доз органических и минеральных удобрений привело к накоплению остаточных форм основных элементов питания, как в пахотном слое, так и в метровом профиле почвы. К концу четвертой ротации запасы нитратного азота в слое 0. 100 см увеличились, относительно неудобренного варианта, на 36. 140 %, подвижного фосфора - на 51. 112 %. Кроме того, в верхнем горизонте на 0,02.0,33 % повысилось содержание органического вещества.
Ключевые слова: севооборот, удобрения органические и минеральные, плодородие каштановой почвы
Важный прием повышения урожайности сельскохозяйственных культур и улучшения плодородия - рациональное применение органических и минеральных удобрений. Внесение органического вещества позволяет не только улучшить агрохимические свойства почвы, но и создает благоприятный водно-воздушный режим. Среди местных удобрительных средств большое значение имеет навоз, который обладает повышенной способностью к гумификации.
Действию органических удобрений и промышленных туков посвящено большое количество исследований, в которых установлена высокая эффективность их использования применительно к конкретным почвенноклиматическим условиям [1, 2, 3].
Рациональное использование имеющихся в Ставропольском крае биоДостижения науки и техники АПК, №7-2012
ресурсов особенно важно для слабогумусированных почв засушливой зоны. Каштановые почвы относятся к восточно-европейской фации и сформированы под влиянием сухостепной растительности со степенью покрытия 50...70 % [4]. Они характеризуются непромывным типом водного режима при уровне испаряемости в 2,5 раза превышающем годовую сумму осадков. Общие запасы гумуса в горизонтах А + В таких почв составляют 112.154 т/га против 424 т/га в обыкновенном черноземе [5]. Поэтому исследования, направленные на увеличение их производительной способности, имеют большое значение.
Цель наших исследований - оценить влияние различных систем удобрений (органической, минеральной и органо-минеральной) на продуктивность типичного для засушливой зоны Ставропольского края зернопарового севооборота и агрохимическое состояние почвы.
Условия, материалы и методы. Исследования проводили в стационарном полевом опыте, заложенном в 1985 г. Почва - каштановая среднесуглинистая на лессовидных суглинках. Содержание органического вещества в пахотном слое 1,9.2,1 % (по Тюрину), подвижного фосфора и обменного калия (по Мачиги-ну) 11,8.12,5 и 280.300 мг/кг почвы соответственно. Реакция почвенного раствора - слабощелочная (рНвод 7,8). Количество нитратного азота в почве было обусловлено предшественником. После пара оно достигало 30.32 мг, а после колосовых культур - 5.8 мг/кг почвы.
В опыте изучали влияние трёх систем удобрения -минеральной, органической и органно-минеральной (табл. 1). В течение 2004-2010 гг. исследования проводили только на озимой пшеницей после чистого пара. При этом поскольку органические удобрения применяли один раз на 6 лет, то три двухполки были условно приняты за шестипольный севооборот. В варианте с минеральной системой в этом случае вносили ^0Р30 под пшеницу, с органической - навоз 40 и 60 т/га в первом паровом поле, с органно-минеральной - навоз 40 и 60 т/га в первом паровом поле + ^0Р30 под каждую пшеницу.
В пространстве севооборот развернут тремя полями. Технология возделывания культур общепринятая для засушливой зоны края. Повторность
Таблица 1. Схема внесения удобрений (навоз - т/га, ЫРК - кг/га д.в.), 1985-2010 гг.
Система удобрения Культура В расчете на 1 га севооборотной площади
чистый пар озимая пшени- ца озимая пшени- ца чистый пар озимая пшеница озимый ячмень
Без удобрений 0 0 0 0 0 0 0
Минеральная Pan , N30 N60 P N 120 120 N» Ne0 N Р 50 33
Органическая навоз 40 0 0 0 030 0e0 навоз 6,7
навоз 60 0 0 0 0 0 навоз 10
Органно- навоз N30 Nee PN 120 120 N30 Ne0 навоз 6,7
минеральная 40+Р80 + N Р 50 33
навоз N30 Nee PN 120 120 N30 Ne0 навоз 10 +
60+Р80 N Р 50 33
Таблица 2. Влияние органических и минеральных удобрений на урожай культур севооборота, 19862004 г. (среднее за 3 ротации)
Культура севооборота
озимая пшеница по озимая пшеница по озимой озимая пшеница по яровой ячмень
Вариант пару (второе поле) пшенице (третье поле) пару (пятое поле) (шестое поле)
урожай, прибавка урожай, прибавка урожай, прибавка урожай, прибавка
т/га т/га 1 % т/га т/га % т/га т/га 1 % т/га т/га 1 %
0 2,96 1,39 3,35 1,30
^0Р33 4,05 1,09 37 2,03 0,64 46 4,31 0,96 29 1,95 0,65 50
Навоз (6,7) 4,07 1,11 38 1,73 0,34 24 3,93 0,58 17 1,59 0,29 22
Навоз (6,7) +
N Р 50 33 4,57 1,61 54 2,32 0,93 67 4,48 1,13 34 2,18 0,88 68
Навоз (10) 4,26 1,30 44 1,88 0,49 35 4,07 0,72 21 1,71 0,41 32
Навоз (10) +
N Р 50 33 4,69 1,73 58 2,47 1,08 78 4,60 1,25 37 2,17 0,87 67
четырехкратная, общая площадь делянки - 216 м2, учетная - 120 м2.
В качестве органического удобрения применяли подстилочный навоз КРС ( N - 5 кг/т, Р205 - 3 кг/т, К20 -6 кг/т), который вносили 1 раз за ротацию в первом поле севооборота. Минеральные удобрения: в 1, 2 и 3 ротациях - аммиачная селитра ^ - 34,4 %) и простой суперфосфат (Р2О5 - 24 %), в 4-ой ротации - аммиачная селитра и аммофос ^ - 12 %, Р2О5 - 52 %).
Погодные условия периода проведения исследований (1985-2010 гг.) в основном складывались благоприятно. Отклонение среднегодовых показателей температурного режима от климатической нормы не превышало 1.2 0С. Суммарное количество осадков за сельскохозяйственный год или несколько превышало среднегодовые показатели, или было близким к ним. Только в 1993-1994, 1998-1999 и 2000-2001 сельскохозяйственных годах отмечена влагообеспеченность ниже нормы на 22, 18 и 7 % соответственно. Все наблюдения в опыте проведены согласно общепринятым методикам и ГОСТам.
Результаты и обсуждение. Продуктивность возделываемых в севообороте культур в значительной степени определялась их биологическими особенностями и предшественником. Без внесения удобрений озимая пшеница, высеваемая по чистому пару, превосходила по урожайности вторую озимую пшеницу и яровой ячмень в 2,1-2,4 раза (табл. 2).
Эффективность систем удобрения хотя и была ниже, чем влияние предшественников, но и их положительное действие было достаточно велико. Наибольшее увеличение сбора зерна благодаря удобрениям в абсолютном выражении (1,09.1,73 т/га) отмечено во втором поле севооборота. При этом на последующих культурах (вторая озимая пшеница и ячмень), несмотря на меньший уровень прибавок относительный отклик был выше. Одновременно происходило постепенное снижение отзывчивости на внесение органических удобрений и рост положительного влияния минеральных туков. При анализе уровня продуктивности озимой пшеницы и ячменя наибольшая агрономическая отзывчивость выявлена на совместное внесение 60 т/га навоза и минеральных удобрений. Прибавка во втором поле составила 1,73 т/га, в третьем - 1,08 т/га, в пятом -
24 -------------------------------------------
1,25 т/га и в шестом - 0,87 т/га, что выше контроля на 58, 78, 37 и 67 % соответственно.
Оценка действия различных систем удобрений на общую продуктивность зернопарового севооборота в сумме за 4 ротации показала, что наибольшее положительное влияние на урожай оказывает совместное применение органических и минеральных удобрений. При внесении на 1 га севооборотной площади 10 т навоза, 41 кг азота и 29 кг фосфора прибавка составила 0,80 т/га, или 52 %, тогда как эффективность органической системы была равна 23.31 %, минеральной -35 % (табл. 3).
Вместе с тем, по окупаемости зерном единицы действующего вещества удобрений наилучшие результаты обеспечила минеральная система. При оценке величины агрономической эффективности и окупаемости единицы туков видно, что использование навоза более рационально в умеренной дозе (40 т/га за ротацию) с последующим наложением минеральных удобрений. При этом оплата 1 кг питательных веществ хотя и снижается, но на 49 % возрастает общая продуктивность севооборота, что всего на 3 % ниже варианта с наибольшим уровнем урожайности.
К концу 4-ой ротации зернопарового севооборота произошло изменение основных агрохимических показателей плодородия каштановой почвы (табл. 4). При этом в варианте с повышенной дозой навоза и минеральных туков содержание органического вещества в пахотном слое возросло на 0,33 %.
Применяемые системы удобрений обеспечили значительное накопление в почвенном поглощающем комплексе подвижных форм фосфатов. Их содержание в пахотном слое относительно контрольного варианта при минеральной системе увеличилось в 1,6 раза, а на фоне совместного внесения повышенной дозы навоза и промышленных туков - в 3,1 раза.
— Достижения науки и техники АПК, №7-2012
Таблица 3. Влияние органических и минеральных удобрений на общую продуктивность зернопарового севооборота, 1986-2008 гг. (среднее за 4
ротации)
Вариант Сбор зерна в сумме за 4 ротации, т/га На 1 га севооборотной площади Окупаемость зерном, кг
урожайность, т/га прибавка 1 т навоза суммы ЫРК
т/га I %
0 37,03 1,54
N4-^29 49,94 2,08 0,54 35 7,7
Навоз* - 6,7 т 45,56 1,90 0,36 23 53,7 3,8
Навоз - 6,7 т +
N Р 54,92 2,99 0,75 49 4,6
Навоз - 10 т 48,48 2,02 0,48 31 48,0 3,4
Навоз - 10 т +
N Р 41 29 56,25 2,34 0,80 52 3,8
Таблица 4. Изменение агрохимического состояния каштановой почвы под влиянием длительного применения удобрений (конец 4 ротации)
Вариант Содержание в слое почвы 0...20 см Накопление относительно контроля
слой почвы 0.20 см, мг/кг слой почвы 0.100 см, кг/га
гумус, % 1 fa § О* г * Р-Р, мг/кг г г/кг § Р, N- N03 Р2Р1 К2О N- N03 Р2Р1 К2О
0 1,75 6,8 16,4 363
N4lP29 1,83 10,6 26,3 334 3,8 9,9 - 17,3 59,8 14
Навоз (6,7) 1,77 10,0 29,8 417 3,2 13,4 54 16,0 68,9 215
Навоз (6,7) + N41P29 1,87 11,3 34,3 412 4,5 17,9 49 29,3 98,6 273
Навоз (10) 1,85 10,3 34,2 445 3,5 17,8 82 27,0 99,6 350
Навоз (10) + N41P29 2,08 16,7 50,6 458 9,9 34,2 95 66,4 130,1 510
Содержание остаточных форм легкоусвояемого азота и обменного калия выросло на меньшие величины. Так, количество нитратов в верхнем слое при минимальной в опыте насыщенности удобрениями ^41Р29) к концу четвертой ротации повысилось в
1,56 раза, а при самой большой (навоз, 10 т + -
почти в 2,5 раза. При этом следует отметить, что применение только азотно-фосфорных удобрений способствовало снижению запасов усвояемого калия в пахотном слое. В то же время внесение навоза, особенно в повышенных дозах (60 т/га), привело к увеличению содержания этого элемента на 15.26 %.
Определение запасов основных элементов питания в метровом профиле показало, что количество легкоусвояемого азота в этом горизонте выросло на 36.140 %, подвижного фосфора - на 51.112 %, обменного калия - на 7.16 %. Наиболее заметное накопление основных элементов питания отмечено при самой высокой насыщенности севооборота удобрениями. При этом 71.76 % остаточных соединений азота и фосфора находилось в пахотном и подпахотном слоях, где сосредоточена основная масса корневой системы.
В то же время распределение калия в метровом профиле заметно отличалось. Во всех вариантах
его накопление отмечено только до 60 см. В более глубоких слоях наблюдалась тенденция к снижению естественных запасов.
Выводы. Длительное применение удобрений в зернопаровом севообороте на каштановой почве привело к увеличению продуктивности 1 га севооборотной площади на 0,36.0,80 т, или 23.32 %. Кроме того, отмечено значительное повышение содержания остаточных форм основных элементов питания не только в пахотном слое, но и по всему метровому профилю. К концу четвертой ротации накопление нитратного азота относительно варианта без удобрений в слое 0.100 см составило 36.140 %, подвижного фосфора - 51.112 % и обменного калия - 7.16 %.
Использование высоких доз навоза (60 т/га) способствовало увеличению содержания органического вещества и улучшению калийного режима почвы.
Оптимальные условия для формирования повышенной продуктивности культур, сохранения и улучшения агрохимических свойств почвы в засушливой зоне были созданы посредством применения органоминеральной системы удобрений с умеренной дозой навоза (40 т/га за ротацию шестипольного зернопарового севооборота).
Литература.
1. Белоус Н.М., Шаповалов В.Ф., Коренев В.Б., Талызин В.В. Влияние средств химизации при длительном применении на продуктивность плодосменного севооборота и плодородие дерново-подзолистой почвы // Материалы международной научнометодической конференции учреждений участников Геосети России и стран СНГ. - М.: Изд. ВНИИА, 2010. - С. 17-21.
2. Богатырева Е.В., Шаповалова Н.Н. Роль органических удобрений в сохранении и повышении плодородия черноземов Центрального Предкавказья // Ресурсосберегающие технологии использования органических удобрений в земледелии. -Владимир, 2010. - С. 23-27.
3. Доманов Н.М., Ибудуллаев К.Б., Солнцев П. И. Эффективность комплексного применения удобрений и средств защиты растений в зернопропашном севообороте // Результаты длительных исследований в системе Географической сети опытов с удобрениями Российской Федерации (К 70-летию Геосети). - М.: Изд. ВНИИА, 2011. - С. 222-234.
4. Вальков В.Ф., Колесников С.И., Казеев К.М. Почвы юга России: Классификация и диагностика. - Ростов-на-Дону: Изд. СКНЦВШ, 2002. - 168 с.
5. Куприченков М.Т. Почвы Ставрополья. - Ставрополь, 2005. - 424 с.
INFLUENCE OF VARiOUS FERTiLiZERS ON PRODUCTiViTY GRAiN-FALLOW CROP ROTATiON
ON CHESTNUT SOiLS
N.A. Khodjaeva, E.P. Shustikova
Summary. Based on long-term studies (from 1985 to 2008), obtained in the stationary field experiment, the estimation of the influence of mineral, organic and organo-mineral fertilizer systems on the productivity of grain-fallow crop rotation and fertility chestnut soil.
When making organic fertilizers largest relative response (38-44% of control) was obtained in the first crop rotation - winter wheat. The effectiveness of manure as an aftereffect gradually decreased. The use of mineral systems more efficiently under culture, going to kolosov predecessors. In this case, the relative gain increases from 35% (winter wheat for a couple) to 46-50% (second winter wheat and spring barley). The sum total of four rotations of grain-fallow crop rotation productivity on variant without fertilizers was 37,03 t/ha. The studied system of fertilizers increased the yield of grain on the 12,91-19,22 t/ha. With each hectare of crop rotation area obtained gain 0,36-0,80 t/ha, or 23-52%. The maximum level of productivity observed in the variant with high doses of manure (60 t/ha) and applying fertilizer. However, the optimal performance of the agro-economic fertilizer (the level of gross harvest of grain and return the unit N, P and K) revealed the use of organo-mineral fertilizer system with the introduction of a moderate amount of organic matter (40 t / ha) in the first field crop rotation. The test doses of organic and mineral fertilizers has led to the accumulation of the main nutrients in residual form as in the plow layer and in the meter of the soil profile. By the end of the fourth rotation of stocks of nitrate nitrogen in the 0-100 cm layer increased with respect to unfertilized variant on 36-140% of available phosphorus - by 51-112%, and exchangeable potassium in 0,4-16%. In addition, in the upper horizon at 0,02 - 0,33% increased the content of organic matter.
Key words: crop rotation, organic and mineral fertilizers, soil fertility of the chestnut.
Достижения науки и техники АПК, №7-2012
25
