CC BY
84
ЗЕМЛЕДЕЛИЕ, АГРОХИМИЯ, МЕЛИОРАЦИЯ
УДК 631.855:631.41:631.415
Влияние удобрений и извести на агрохимические показатели и фосфатный режим дерново-подзолистой среднесуглинистой почвы
Лыскова Ирина Владимировна, кандидат с.-х. наук, зав. лабораторией, Рылова Ольга Николаевна, младший научный сотрудник, Веселкова Надежда Анатольевна, инженер-аналитик, Лыскова Татьяна Владимировна, инженер-аналитик
ФГБНУ «Фалёнская селекционная станция», п. Фалёнки, Кировская область, Россия,
E-mail: [email protected]
Дерново-подзолистые почвы на покровных суглинках и глинах имеют самое широкое распространение в Кировской области и занимают наиболее обширные и высокие водораздельные пространства (водоразделы рек Вятки и Камы, Чепецко-Кильмезский). В статье приведены результаты исследований по изучению эффективности действия различных доз (50, 100, 150, 200 кг д.в./га) фосфорных удобрений на фоне азотно-калийных (по 90 кг д.в./га) при различной степени кислотности в длительном стационарном полевом опыте на агрохимические показатели, фосфатный режим дерново-подзолистой среднесуглинистой почвы. При внесении извести по полной величине Нг в 2009 г. реакция почвенной среды стала нейтральной (рН 6,01...6,23). Установлено, что ежегодное внесение суперфосфата в дозе 50 кг/га обеспечивает содержание подвижного фосфора по нижней оптимальной границе (не менее 100 мг/кг почвы). Внесение суперфосфата в дозах 100, 150, 200 кг/га (ежегодно) обеспечило содержание подвижного фосфора на произвесткованном фоне от 222 до 376 мг/кг, на кислом фоне - от 191 до 285 мг/кг. Фосфатный фонд изучаемой почвы в пахотном слое представлен, в основном, фосфатами железа - 72%, высокоосновными фосфатами кальция - 11% и алюминия - 10%, которые занимают в сумме минеральных фосфатов 93%. С внесением суперфосфата содержание в почве фосфатов железа возросло на 11%, фосфатов алюминия -на 50.63%. Известкование способствовало некоторому количественному снижению содержания алюмофосфатов по сравнению с неизвесткованным фоном со 197 до 163 мг/кг почвы. Общая сумма фосфатов дерново-подзолистой почвы от применения удобрений (неизвесткованный фон) возросла на 6%, тогда как совместное применение извести и фосфорных удобрений дало прибавку 29%. Выявлены достоверные корреляционные связи растворимых фракций фосфатов кальция (Са-Р1, Са-Р2) с дозой внесения фосфорных удобрений (r = 0,76. 0,84), которые оказывают наибольшее влияние на содержание подвижного фосфора (r = 0,88.0,97).
Ключевые слова: дерново-подзолистая почва, дозы суперфосфата, известкование, подвижный фосфор, фосфатный режим почвы, фракционный состав фосфатов
Минеральные удобрения играют большую роль в улучшении плодородия дерново-подзолистых почв и повышении урожаев с.-х. культур. Улучшить фосфатный режим дерново-подзолистых почв можно не только внесением фосфорсодержащих удобрений, но и за счет обогащения почв кальцием. Известкование устраняет вредное действие алюминия и марганца, ведет к улучшению питательного режима за счет изменения соотношений фракций минерального фосфора в сторону рыхлосвязанных фосфатов кальция, доступных для растений [1]. Известкование почвы, оказывая многостороннее влияние на ее плодородие, выполняет и природоохранную роль, снижая содержание тяжелых металлов
в почве, вызванное длительным применением минеральных удобрений [2], способствует интенсивной минерализации органического вещества и накоплению доступных фосфатов в почве [3, 4]. В то же время в литературе имеются данные, что известкование не оказывает заметного влияния на изменение содержания подвижных фосфатов в почве [5, 6]. Поэтому вопросы превращения фосфора в дерново-подзолистых почвах различной степени кислотности представляют большой практический интерес.
Цель исследований - изучить действие удобрений и извести на агрохимические показатели и фосфатный режим дерново-подзолистой почвы.
Материал и методы. Исследования проведены в условиях длительного стационарного опыта, заложенного в 1971 г. под руководством А.И. Калинина на опытном поле Фалёнской селекционной станции (восточный агроклиматический район центральной зоны Кировской области). Почва дерново-подзолистая среднесуглинистая, сформированная на покровных суглинках. Опыт проводится в зернопаротравяном севообороте: чистый пар, озимая рожь, яровая пшеница с подсевом клевера, клевер 1 г.п., клевер 2 г.п., яровая пшеница, овес. Общая площадь делянки 40,25 м2, повторность четырехкратная.
Систематически в течение 1971-1975 гг. вносили удобрения по следующей схеме: 1. Контроль (б/уд.). 2. N90. 3. N90P90K90. 4. N90P180K90. 5. N90P270K90. 6. N90P360K90. Удобрения в виде аммиачной селитры (34%), суперфосфата (19,5...45,0%) и калия хлористого (60%) вносили по известкованному и неизвесткованному фонам (известкование проведено в 1971, 1979 и 1987 гг. доломитовой мукой в дозе по 1 г.к.). С 1976 г. суперфосфат в опыте не вносили (изучали его последействие на фоне совместного применения азотных и калийных удобрений).
В настоящее время (2008.2014 гг.) для дальнейшего продолжения изучения фосфатного режима данной почвы, возникла необходимость обновления фосфатных фонов. Опыт других исследователей фосфатного режима на дерново-подзолистых почвах показал, что для создания фосфатных фонов количество внесенных фосфорных удобрений может не превышать 1200 кг/га севооборотной площади [7]. Поэтому с 2008 г. дозы суперфосфата снижены до 50, 100, 150, 200 кг д.в./га (3, 4, 5, 6 варианты). В 2009 г. проведено повторное известкование фона «известь по 1 г.к.». Образцы почвы с опыта отбирали после уборки с.-х. культур. Агрохимические анализы почвы выполняли по общепринятым методам, фракционный состав фосфатов определяли по методу Гинзбург-Лебедевой [8]. Статистическую обработку проводили, используя дисперсионный и корреляционный анализы с помощью пакета программ AGROS - версия 2.07.
Результаты и их обсуждение. Систематическое применение удобрений в севообороте оказало существенное влияние на свойства почвы (табл. 1). Как показали
результаты агрохимических анализов почвы, внесение извести по полной величине гидролитической кислотности в 2009 г. обеспечило поддержание показателя рНкп в слое почвы 0-20 см на уровне от 6,01 (вариант без удобрений) до 6,23 (вариант Ш0Р100К90). Тогда как на фоне без извести в почве наблюдается стабилизация кислотности в пределах рН 3,69.3,89, существенной разницы по вариантам опыта не обнаружено. Гидролитическая кислотность существенно ниже (6,86 мг-экв./100 г) в варианте без удобрений, чем в вариантах с внесением повышенных доз удобрений (7,89.8,10 мг-экв./100 г) на фоне без извести, на известкованной почве такой закономерности не наблюдается. Обменная кислотность под действием известкования снизилась с 0,93.1,30 до 0,40.0,55 мг-экв./100 г, сумма поглощенных оснований повысилась с 8,3.9,2 до 11,8.12,8 мг-экв./100 г почвы.
Одним из главных факторов, определяющих отрицательное действие кислых почв на растения, является наличие в них больших количеств подвижных форм алюминия. В наших исследованиях содержание подвижного алюминия на неизвесткованном фоне при рН 3,8 колебалось от 11,25 до 16,74 мг/100 г почвы, при этом применение удобрений повышало его содержание, тогда как на произвесткованном фоне алюминий по методу А.В. Соколова не определяется.
Внесение новых доз фосфорных удобрений (суперфосфата) для создания фосфатных фонов в опыте привело к существенному повышению содержания подвижного фосфора в почве по сравнению с 2007 г. Фоновая насыщенность вариантов опыта в 2014 г. составляет: 300, 600, 900, 1200 кг д.в. При длительном (более 40 лет) сельскохозяйственном использовании дерново-подзолистой почвы без применения удобрений (вариант 1) и одностороннем применении N90 (вариант 2) обеспеченность подвижными формами фосфора составляет 84.88 мг/кг на кислом фоне, на произвесткованной почве 54.60 мг/кг почвы. В силу большего выноса с урожаем подвижного фосфора на произвесткованном фоне его меньше, чем на кислом.
Ежегодная доза Р50 обеспечивает содержание подвижного фосфора по нижней оптимальной границе (не менее 100 мг/кг). Внесение суперфосфата в дозах 100, 150, 200 кг/га д.в. (ежегодно) обеспечило содер-
жание подвижного фосфора на произвестко- почвы, на кислом фоне (рН 3,78) содержание ванном фоне (рН 6,15) от 222 до 376 мг/кг подвижного фосфора от 191 до 285 мг/кг.
Таблица 1
Агрохимическая характеристика пахотного слоя дерново-подзолистой среднесуглинистой почвы, 2014 г.
Вариант (фактор В) рНксг Н обм. 5 Нг Обмен. А1, мг/100 г Подвижный
мг-экв./100 г почвы Р2О5 КО
мг/кг почвы
Без извести (фактор А)
1. Без удобрений 3,89 0,93 8,8 6,86 11,25 88 92
2. N90 3,82 1,00 9,2 7,37 13,23 84 90
3. Ш0Р50К90 3,80 1,13 9,1 7,45 14,76 113 139
4. Ш0Р100К90 3,76 1,24 8,6 7,89 16,20 191 154
5. Ш0Р150К90 3,71 1,20 8,3 8,10 16,74 226 118
6. Ш0Р200К90 3,69 1,30 8,9 8,06 15,57 285 109
Среднее по А 3,78 1,13 8,8 7,62 14,63 164 117
Известь по 1 г.к.
1. Без удобрений 6,01 0,55 12,0 1,46 отс. 54 75
2. N90 6,12 0,50 12,5 1,37 отс. 60 101
3. Ш0Р50К90 6,22 0,40 11,8 1,29 отс. 122 124
4. Ш0Р100К90 6,23 0,50 12,0 1,37 отс. 222 138
5. Ш0Р150К90 6,09 0,40 12,0 1,45 отс. 252 118
6. Ш0Р200К90 6,20 0,40 12,8 1,37 отс. 376 121
Среднее по А 6,15 0,46 12,2 1,38 отс. 181 113
НСР05 А = 2,23 А = 0,14 А = 1,58 А = 2,08 В = 2,80 В = 13; АВ = 188 В = 29
Примечание: приведена НСР05, где Ефак. >Гте, Обеспеченность почвы подвижным калием после внесения в дозе 90 кг/га д.в. в почву составляет от 109 до 154 мг/кг почвы на фоне без извести и от 118 до 138 мг/кг на произвесткованном фоне. Благодаря тому, что калий закрепляется в почве в доступной для растений форме, он хорошо используется растениями. Существенно ниже содержание подвижного калия в тех вариантах, где его не вносили (75.101 мг/кг почвы).
Систематическое применение удобрений в севообороте в значительной степени предопределили закономерности формирования фосфатного режима почвы при применении фосфорных удобрений (табл. 2). Общая сумма фосфатов, определяемая по методу Гинзбург-Лебедевой, от применения удобрений (неизвесткованный фон) возросла на 6%, тогда как на известкованном фоне - на 29%. Фосфатный фонд изучаемой почвы в пахотном слое представлен, в основном, фосфатами железа, которые наиболее стабильны
(V = 5%), высокоосновными фосфатами кальция (V = 12%) и алюминия (V = 22%), которые занимают в сумме активных минеральных фосфатов 93%. Доля железофосфатов может сильно варьировать в зависимости от типа почвы, степени ее окультуренности и способа использования [9]. Как видно из таблицы 2, содержание железофосфатов высокое и в материнской породе. Внесение удобрений на неизвесткованной почве снизило содержание железофосфатов. В долевом отношении содержание данной фракции составило 63%. Известкование почвы понижает содержание Бе-Р. Наибольшее содержание данной фракции отмечено на известкованной почве в варианте с высокой дозой фосфорных удобрений.
Применение удобрений привело к изменению фракции алюмофосфатов: произошло увеличение А1-Р по сравнению с вариантом без удобрений. В то же время известкование почвы способствовало неко-
торому количественному снижению содержания алюмофосфатов по сравнению с не-известкованным фоном. Долевое участие данной фракции в формировании минерального фосфора составляет в среднем по известкованному фону 8.. .10%, по неиз-весткованному - 10.14%. Низкое количество А1-Р 78 мг/кг (или 3% от всех фосфатов) содержится и в материнской породе.
При внесении суперфосфата неиспользованные растениями фосфаты переходили в растворимые фракции фосфатов кальция.
В варианте опыта №0Р200К90 при суммарной дозе Р1200 неизвесткованной почвы доля Са-Р1 составляла 9%, Са-Р2 - 6% от общего количества фосфатов. На известкованной почве на том же фосфатном фоне доля этих фракций выросла соответственно до 11 и 8%. Выявлены достоверные корреляционные связи первых двух групп фосфатов (Са-Р1, Са-Р2) с дозой внесения фосфорных удобрений (г = 0,76.0,84), которые оказывают наибольшее влияние на содержание подвижного фосфора (г = 0,88.0,97).
Таблица 2
Фракционный состав фосфатов в зависимости от известкования и применения удобрений
Фон Вариант Са-Р1 Са-Р2 Al-Р Fe-Р Са-Р3 Сумма
Соде ржание Р2О5, мг/кг
Без извести Без удобрений 46 3 51 4 131 10 976 72 152 11 1357 100
N90P200K90 131 9 85 6 197 14 903 63 122 9 1439 100
Известь по 1 г.к. Без удобрений 70 6 69 5 100 8 901 70 138 11 1280 100
N90P200K90 184 11 127 8 163 10 1000 61 175 11 1650 100
Коэффициент вариации 40 29 22 5 12 -
Материнская порода 66 3 201 9 78 3 1090 48 842 37 2277 100
Примечание: числитель - мг/кг, знаменатель - % от суммы фракций
Заключение. Фонд минеральных фосфатов пахотного горизонта дерново-подзолистой суглинистой почвы на покровных суглинках представлен в основном фракцией железофосфатов (72%). Доля фракций рыхлосвязанных фосфатов кальция (Са-Р1, Са-Р2), наиболее доступных растениям, составила 7% от суммы фракций и увеличивалась под действием извести до 11%, суперфосфата в составе NPK - до 15% на неиз-весткованном фоне и до 19% на фоне извести. Известкование почвы, стабилизируя показатели кислотности, способствовало снижению доли фракции алюмофосфатов. Содержание подвижного фосфора зависело от дозы внесения фосфорсодержащего удобрения в составе NPK и увеличивалось при внесении минеральных удобрений на фоне извести.
Список литературы
1. Соколов А.В. Агрохимия фосфора. М.-Л.: Изд-во Академии наук СССР, 1950. 152 с.
2. Митрофанова Е.М. Влияние длительного применения минеральных удобрений и известкования на некоторые эколого-агрохимические показатели почвы. Современные проблемы устойчивого конструирования агро-ландшафтов и ресурсосберегающие технологии в сельском хозяйстве Северо-Восточного региона европейской части России. Пермь: ОТ и ДО, 2009. 192 с.
3. Калинин А.И. Агрохимические свойства дерново-подзолистых почв и продуктивность растений. Киров, 2004. 220 с.
4. Михайлова Л.А., Дербенева Л.В. Влияние известкования на фосфатный режим дерново-подзолистых почв разной степени окультуренности // Аграрная наука Евро-Северо-Востока. 2007. № 10. С. 28 - 32.
5. Асаров Х.К. Эффективность фосфорных удобрений в условиях известкования // Доклады ТСХА. 1974. Вып. 243. С. 14-27.
6. Шильников И.А., Игнатов В.Г. Влияние известкования на эффективность фосфоритной муки и суперфосфата // Бюл. ВИУА. 1979. №51. С. 34-56.
7. Кирпичников Н.А., Адрианов С.Н. Действие и последействие фосфорных удобрений на дерново-подзолистой тяжелосуглинистой почве при различной степени известкования // Агрохимия. 2007. № 10. С. 14-23.
8. Практикум по агрохимии. М.: КолосС, 2008. 599 с.
9. Титова В.И., Шафронов О.Д., Варламова Л.Д. Фосфор в земледелии Нижегородской области. Н. Новгород: Изд-во ВВАГС, 2005. 219 с.
Статья посвящена памяти Александра Ивановича Калинина (1935-2000 гг.), профессора, доктора с.-х. наук, который всю свою научную деятельность на Фалёнской селекционной станции занимался изучением питательного режима дерново-подзолистых почв Евро-Северо-Востока.
Influence of mineral fertilizers and lime on agrochemical parameters and phosphorus regimes of medium-loamy sod-podzolic soil Lyskova I.V., PhD, head of laboratory, Rylova O.N., assistant researcher Veselkova N.A., engineer-analitist, Lyskova T.V., engineer-analitist Falenki Breeding Station, v. Falenki, Kirov region, Russia
Sod-podzolic soil formed on top loams and clays are widespread in Kirov region and occupy the most extensive and high watershed areas (watersheds of the rivers Vyatka and Kama, Chepetsk-Kilmez'). The results of researches on study of efficiency of action of various dozes (50, 100, 150, 200 kg^) of phosphoric fertilizers on a background of nitric-potassium fertilizers (90 kg^ each) under different degree of soil acidity in long stationary field experiment on agrochemical properties, and phosphorus regimes of medium-loamy sod-podzolic soil are presented. Reaction of soil solution became neutral (рН 6.01.6.23) at entering of lime equal to complete value of hydrolityc acidity in 2009. It is established that the annual entering of superphosphate in a doze of 50 kg^ provides the contents of mobile phosphorus at the bottom optimum border (not less than 100 mg/kg). Superphosphate entering in doses 100, 150, and 200 kg/ha (annually) provided content of mobile phosphorus on liming background from 222 to 376 mg/kg; on non-limed background - from 191 to 285 mg/kg. Phosphate fund of investigated topsoil presents mainly with iron phosphates - 72%, highly basic phosphates of calcium - 11% and of aluminum -10% which take 93% of sum of mineral phosphates. Contents of iron phosphates in soil grew on 11% and of alumo-phosphates on 50.63% with entering of superphosphate. Liming promoted some quantitative decrease in contents of alumo-phosphates from 197 till 163 mg/kg in comparison with non-limed background. The total sum of phosphates in sod-podzolic soil has increased by 6% due to application of fertilizers (non-limed background) whereas joint application of lime and phosphoric fertilizers has given an increase in 29 %. Significant correlations are revealed between soluble fractions of phosphates of calcium (Ca-P1, Ca-P2) with a dose of entering of phosphoric fertilizers (r = 0.76.0.84) which make the greatest impact on contents of mobile phosphorus (r = 0.88.0.97).
Key words: sod-podzolic soil, doses of phosphoric fertilizers, liming, mobile phosphorus, phosphate regime of soil, fractional composition ofphosphates
References
1. Sokolov A.V. Agrokhimiya fosfora [Agrochemistry of phosphorus]. M.-L.: AS USSR Publ, 1950. 152 p.
2. Mitrofanova E.M. Vliyanie dlitel'nogo primeneniya mineral'nykh udobrenii i izvectko-vaniya na nekotorye ekologo-agrokhimicheskie pokazateli pochvy. Sovremennye problem usto-jchivogo konstruirovaniya agrolandshaftov i resu-rsosberegayushchie tekhnologii v sel'skom kho-zyajstve Severo-Vostochnogo regiona evropejskoj chaste Rossii [Effect of long-term application of mineral fertilizers and liming on some ecological and agrochemical parameters of soil. Modern problems of sustainable design agricultural and resource-saving technologies in agriculture in the NorthEastern region of the European part of Russia]. Perm: OT i DO, 2009. 192 p.
3. Kalinin A.I. Agrokhimicheskie svoystva dernovo-podzolistykh pochv i produktivnost' ras-teniy. [Agrochemical properties of sod-pod-solic soils and plant productivity]. Kirov, 2004. 220 p.
4. Mikhailova L.A., Derbeneva L.V. Vliyanie izvestkovaniya na fosfatnyj rezhim dernovo-podzo-listykh pochv raznoy stepeni okulturennosti. [Influence of liming on phosphate regime sod-podzolic soils of different degrees of cultivation]. Agrarnaya nauka Evro-Severo-Vostoka. 2007. V. 10. P. 28-32.
5. Asarov H.K. Effektivnost' fosfornykh udobrenii v usloviyakh izvestkovaniya. [Effectiveness of phosphate fertilizers under liming conditions]. Doklady TSKHA. 1974. V. 243. P. 14-27.
6. Shilnikov I.A., Ignatov V.G. Vliyanie izvestkovaniya na effektivnost' fosforitnoy muki i superfos-fata [Influence of liming on the efficiency of rock phosphate and superphosphate]. Byulleten' VIUA. 1979. V. 51. P. 34-56.
