CC BY
29
■«•«і1.1»
йЖ*- і ,у
ВЛИЯНИЕ УДОБРЕНИЙ И РАЗМЕЩЕНИЯ В А1ТОЛАНДД1АФТЕ НА ПРОДУКТИВНОСТЬ И ВОДОПОТРЕЕЛЕНИЕ САХАРНОЙ СВЕКЛЫ
Е.П. ПРОЦЕНКО, доктор сельскохозяйственных наук А.А. ПРОЦЕНКО, кандидат биологических наук ВНИИ земледелия и защиты почв от эрозии Н.В. ШУСТРОВА, кандидат сельскохозяйственных наук Курская ГСХА
Агроклиматический потенциал местности оказывает большое влияние на продуктивность сельскохозяйственных растений, причем с повышением культуры земледелия и уровня удобренности почвы зависимость урожайности от погодных условий не только не ослабевает (Колосков, 1971; Зоидзе, 1985),
южной экспозиции с уклоном до 3...50. Почва — чернозем типичный несмытый и слабосмытый (на склонах) на покровном лессовидном суглинке. Ее агрохимические характеристики в зависимости от положения на рельефе заметно различались (табл. 1). На южном склоне оказалась большей сумма обменных оснований, но меньшим — содержание гумуса. На северном — отмечалась повышенная гидролитическая кислотность почвы и более низкая концентрация подвижных форм фосфора и калия.
Кроме условий агроландшафтов в опыте изучалось действие трех уровней органического (0, 24 и 48 т/га) и минерального (О, И^К*, и М1ЮР1аК1И) удобре-
Таблица 1. Агрохимические свойства чернозема типичного на опытном участке
Гпубина отбора образца, см рНксі Гумус, % Сумма обменных оснований Гидроли-тическая Азот щелочногидролизуемый Подвижные формы (по Чирикову)
Рг05 | к2о
мг-экв/100г“п6'чв ы мг/100г почвы
северный склон (чернозем типичный слабосмытый)
0...20 5,7 6,5 31 3,84 18 9,3 8,8
40...60 6,3 4,3 30,8 2,08 11,9 9,3 8,2
водораздельное плато (чернозем типичный несмытый)
0...20 6,5 6,6 32,3 2,51 19 16,8 11,7
40...60 6,7 5,1 33,5 1,23 11,8 8,4 7,5
южный склон (чернозем типичный слабосмытый)
0...20 7,4 5,2 37,9 0,62 16,0 11,6 9,2
40...60 7,5 3.7 47,3 0,45 7,9 8,0 6,8
но часто даже усиливается (Давитая, 1982). Особенно велико его значение в условиях неоднородных в геоморфологическом отношении территорий с водно-эрозионными формами рельефа, которые довольно широко распространены в областях Центрального Черноземья. Отмечено, что в лесостепи на склонах полярных экспозиций (северной и южной), в условиях разной по интенсивности инсоляции, тепло-обеспеченности и водного режима, в пределах одного почвенного подтипа формируются разнокачественные по свойствам почвы (Чуян, 1994; Каштанов, Явтушенко, 1997; Шустрова, 2000), которые неодинаково реагируют на агротехнические воздействия, что неизбежно отражается на продуктивности сельскохозяйственных культур.
Переход земледелия на ландшафтные принципы ведения предполагает воздействие на почву и растения, способами оптимальными в конкретных агроландшафтах. Наши исследования посвящены изучению влияния удобрений и агроэкологических условий на склонах полярных экспозиций на динамику потребления питательных элементов и влаги и, как следствие, на формирование урожая сахарной свеклы.
Эксперименты проводились в 1984-1997 гг. на базе стационарного многофакторного полевого опыта ВНИИ земледелия и защиты почв от эрозии в Мед-венском районе Курской области. В пространстве опытный участок размещался на водораздельном плато и прилегающих к нему склонах северной и
ния. Урожайность сахарной свеклы рассматривалась за 13-летний период.
Обработка экспериментальных данных, полученных на склоне северной экспозиции, методом множественного регрессионного анализа показала, что на продуктивность сахарной свеклы (У, ц/га) значительное влияние оказали минеральные (Му, кг/га) и органические (Оу, т/га) удобрения, средняя температура воздуха в начале периода вегетации, то есть в мае (105), а также сумма осадков за вегетацию (Ов, мм), с мая по сентябрь включительно:
У= 38 + 32.3Му + 12,70у + 16,7+ 0,Юв,
при 0,78, на 1%-ном уровне значимости.
Достоверной корреляционной зависимости между средней температурой всего периода вегетации и урожайностью сахарной свеклы не установлено. В связи с этим мы рассматривали влияние на продуктивность культуры удобрений и средней температуры каждого месяца (за 13 лет):
У= - 375 +32,5Му + 12,50у + 18,4105 - 13,7+
+29>4*о7 + 6>61о«’
при Я= 0,78, на 1%-ном уровне значимости.
В уравнении — средние температуры воз-
духа с мая по август.
Кроме того, установлена связь между сбором корнеплодов и среднемесячными суммами осадков с мая по сентябрь (О05...О09, мм):
У= 206 +32,4 Му+12,60у+0,30д5 — 0,50к + 0,5007 +0,60^ + 0,90^
при 11=0,72, на 5%-ном уровне значимости.
Как следует из двух последних зависимостей, по-
вышение средней температуры и увеличение количества осадков в июне могут приводить к некоторому снижению продуктивности посевов сахарной свеклы. Такое положение связано с тем, что осадки при жаркой погоде в этом месяце носят ливневой характер, сопровождаются заиливанием и образованием почвенной корки.
По результатам дисперсионного анализа, основной вклад — 92% в варьирование урожайности сахарной свеклы вносят минеральные удобрения и только 8% — органические. Средний (за 13 лет) сбор корнеплодов с делянок без минеральных удобрений составляет 317 ц/га, в случае использования Г^Р^К^ - 370 ц/га, а М)80Р160К180
— 381 ц/га, то есть применение одинарной дозы обеспечивает прибавку 53 ц/га, в то время как ее увеличение вдвое — только 11 ц/га. Использование органических удобрений повышало урожайность с 345 ц/га (без органики) до 352 ц/га при внесении 24 т/га навоза и 371 ц/га — при дозе 48 т/га (НСР05 = 9,5 ц/га), то есть достоверно продуктивность посевов сахарной свеклы возрастала только в случае внесения двойной дозы органических удобрений.
Сложный характер взаимодействия между агро-экологическими факторами особенно отчетливо проявляется при анализе динамики формирования урожая культуры на склонах полярных экспозиций, что связано как со свойствами почвы, так и с различиями микроклимата.
Результаты наблюдений, проведенных с 1984-1997 гл, показали, что участок на склоне северной экспозиции лучше обеспечен влагой по сравнению с водораздельным плато, а наименьшей величиной этого показателя отличаля южный склон. В годы, близкие по осадкам к среднемноголетней норме, различия в запасах продуктивной влаги в метровом слое по элементам рельефа достигали 7...10 %, а в засушливые — 25%. Это обусловлено как перераспределением осадков в агроландшафте в зимний период, гак и различиями в температурном режиме почвы на склонах. Обработка сведений метеопостов, расположенных на опытном участке (Шустрова, 2000), показала, что в среднем за вегетацию достоверное различие между температурами пахотного горизонта на склонах полярных экспозиций составляло около 1 "С, а в начале периода вегетации сахарной свеклы (май-июнь) — 2,8...2,9 °С, что оказало значительное воздействие на темпы роста культуры и потребление питательных веществ.
Изучение динамики пищевого режима проводилось в 1993, 1997 гг. в зернопаропропашном севообороте со следующим чередованием культур: сахарная свекла, ячмень, чистый пар, озимая пшеница. Удобрения вносили осенью под зяблевую вспашку (табл. 2).
Минеральный азот в черноземе типичном опытного участка был представлен в основном аммонийной формой, доля которой уменьшалась от северного склона к южному с 72 до 65%. В среднем за вегетационный период наиболее высокое его содержание отмечено на водораздельном плато — 13,2 мг/кг почвы, а наименьшее — на склоне южной экспозиции — 10,7 мг/кг. По результатам дисперсионного анализа, наибольший вклада в варьирование концентрации аммонийного азота в опыте вносил фактор временной динамики — 64%, тогда как элемент рельефа — 36%.
Изменение содержания нитратного азота в почве под сахарной свеклой характеризовалась снижением с наиболее высоких значений в начале июня (14,5 мг/кг почвы) до минимальных в сентябре (2 мг/кг почвы), причем в среднем за период вегетации культуры оно было наиболее высоким на склоне южной экспозиции. Наибольший вклад в варьирование величины этого показателя вносит фактор динамики — 71%, доля минеральных удобрений составила 20%, органических — 8%, а влияние элемента рельефа оказалось малозначимо.
Концентрация подвижных форм азота, фосфора и калия в почвах опыта в годы исследований оставалось на достаточно высоком уровне и не лимитировала урожайность сахарной свеклы. В предпосевной период обеспеченность элементами питания метрового слоя в вариантах без удобрений была самой высокой на водораздельном плато и снижалась на склонах (табл. 3). Наиболее значительные запасы щелочногидролизуемого азота зафиксированы на склоне северной экспозиции.
Таблица 3. Запасы питательных элементов в метро-вом слое почвы на контрольных вариантах опыта, кг/га
Элементы рельефа Азот щелочногидролизуемый Фосфор | Калий
подвижные (по Чирикову)
Склон северной
экспозиции 1300 960 900
Водораздельное
плато 1400 1050 990
Склон южной
экспозиции 950 820 760
Особенности азотного питания и различия микроклимата в агроландшафте отразились на структуре и качестве урожая сахарной свеклы (табл.4).
Наступление ранних фаз развития растений на склоне северной экспозиции происходило с некоторым отставанием во времени по сравнению с южным и во-
Таблица 2. Схема внесения удобрений на изучаемых вариантах опыта
Вариант \ Сахарная свекла ) Ячмень | Чистый пар \ Озимая пшеница \ Всего за ротацию
Контроль без удобрений - - без удобрений
Минеральные удобрения М180Р160К180 ЫбоРбоКбо РвоКво N40 МгвоРзооКзго
Органические удобрения навоз 48 т/га - - навоз 48 т/га
Органо-минеральные N•18(^160^180 + на- МгвоРзооКзго+ навоз
удобрения воз 48 т/га ЫбоРеоКбо РвоКво N40 48 т/га
Таблица 4. Влияние элемента рельефа и удобрений на урожайность и сахаристость сахарной свеклы
Элемент рельефа Вариант Урожайность корнеплодов, ц/га Соотношение корней и ботвы Сахаристость, % (1997г.)
1993 г. | 1997г.
Склон контроль 259 147 1 1,0 20,4
северной МвоР^оКш 374 228 1 1,2 18,6
экспози- навоз 48т/га 263 215 1 1,2 19,5
ции навоз 48т/га + ЫшР^оКш 324 247 1 1,4 15,7
Водораз- контроль 246 254 1 0,8 21,9
дельное Ы180Р160К180 354 351 1 1,3 21,9
плато навоз 48т/га 323 350 1 1,0 21,0
навоз 48т/га + N180Р160К180 370 296 1 1,2 20,7
Склон контроль 306 243 1 0,7 20,3
южной Ы180Р160К180 377 472 1 0,9 21,1
экспози- навоз 48т/га 279 330 1 0,9 21,9
ции навоз 48т/га + N180Р160К180 424 345 1 1,0 21,5
НСР05 18 ц/га 0,72
доразделом. Средняя масса одного растения в контроле на склоне южной экспозиции была существенно выше, чем на северном, в то время как в удобренных вариантах на всех элементах рельефа развитие общей биомассы происходило практически синхронно. Однако средняя масса корнеплодов на южном склоне в целом была выше вне зависимости от условий минерального питания. Урожайность сахарной свеклы на склоне южной экспозиции и водораздельном плато оказалась в среднем на 100 ц/га выше, чем на северном склоне. Примерно такую же прибавку обеспечивало внесение минеральных удобрений или навоза.
Сочетание органических и минеральных удобрений наиболее эффективным было на склонах и меньше влияло на продуктивность посевов на водораздельном плато. Самое выгодное соотношение товарной и побочной продукции отмечено на склоне южной экспозиции, а наибольшая доля ботвы в полученном урожае наблюдалась в удобренных вариантах северного склона. Различным темпам развития растений на разных элементах рельефа соответствовало неодинаковое накопление сахара в корнеплодах. Так, в 1997 г. величина этого показателя на склоне южной экспозиции достигла на неудобренном фоне 19%, а на удобренных делянках — 21 %, в то время как на северном склоне составила соответственно 18 % и 14...15 %.
Влияние особенностей питательного, теплового и водного режимов чернозема типичного, обусловленных залеганием его на склонах разных экспозиций, на формирование урожая сахарной свеклы наглядно иллюстрируется сведениями о водопотреблении культуры (табл. 5).
потранспирации). Согласно полученным результатам в среднем за 2 ротации севооборота наиболее высокие затраты влаги на формирование 1 т корнеплодов отмечены в контроле на склоне северной экспозиции и незначительно снижаются в удобренном варианте (со 150 до 122 м3/т, в расчете на вес сырых корней). Это связано с увеличением общего расхода влаги, обусловленном выгонкой значительно большей массы ботвы, чем на других элементах рельефа. На водораздельном плато и склоне южной экспозиции отмечено снижение во-допотребления в удобренных вариантах в 1,5-2 раза по сравнению с контролем, благодаря расходованию влаги преимущественно на рост корнеплодов.
Различия агроэкологических условий оказали влияние и на потребление элементов питания (табл. 6). В растениях на склоне северной экспозиции их накопление происходило до конца периода вегетации культуры. Особенно активным здесь было потребление азота, что и привело к непроизводительному росту ботвы, как в контрольном, так и в удобренных вариантах, где даже в конце сентября корнеплоды по массе уступали ботве. На склоне южной экспозиции наибольшее содержание азота и калия вне зависимости от обеспеченности минеральными элементами наблюдалось в августе, снижаясь в сентябре, что способствовало их реутилизации в корнеплоды, увяданию листового аппарата и повышению сахаристости.'
Таким образом, в условиях Центрального Черноземья на продуктивность и качество сахарной свеклы оказывают влияние не только удобрения, но и погодные условия вегетационного периода, а также
Таблица 5. Водопотребление сахарной свеклы на склонах в среднем за две ротации зернопаропропашного севооборота
Элемент рельефа Вариант Урожайность корнеплодов, ц/га Коэффициент водопотребления, мЛ/т
влажных корнеплодов | сухой массы корнеплодов
Северный склон без удобрений 20,3 150 750
навоз + ЫРК 33 122 610
Водораздельное без удобрений 23,8 144 710
плато навоз + ЫРК 37 80 400
Южный склон без удобрений 26,8 124 615
навоз + ЫРК 40,5 82 410
Коэффициент водопотребления определялся по особенности микроклимата на разноориентирован-разности запасов влаги в почве в начале и в конце пе- ных элементах рельефа.
риода вегетации, с учетом выпавших осадков (по эва- Эффективное плодородие чернозема типичного,
залегающего на водораздельном плато и склонах полярных экспозиций, в значительной степени зависит от распределения солнечной радиации, тепла и влаги в агроландшафте. На интенсивно инсолируе-мом и лучше прогреваемом южном склоне сильнее выражены процессы мобилизации элементов мине-
подвижностыо элементов питания. Медленные темпы мобилизации потенциально доступных форм азота приводят здесь к растянутому во времени потреблению его растениями, что вызывает наращивание массы ботвы сахарной свеклы, задерживает формирование корнеплодов и снижает их сахаристость, уве-
Таблица 6. Динамика потребления элементов питания урожаем биомассы сахарной свеклы (кг/га'). 1997 год
Элементы питания Элементы рельефа Без удобрений МщоР 180К180
июнь июль |август I сентябрь июнь июль |август | сентябрь
Азот (N1) северный склон 17 41 180 182 14 149 185 237
водораздел 24 96 122 136 30 212 223 196
южный склон 13 79 124 104 17 163 225 204
Фосфор (Р2О5) северный склон 2 10 24 32 3 45 80 90
водораздел 5 30 63 82 8 64 94 97
южный склон 3 31 60 51 4 51 104 116
Калий (КгО) северный склон 7 32 99 115 10 107 252 288
водораздел 21 85 178 256 28 178 275 260
южный склон 15 102 190 179 18 160 321 290
рального питания в подвижную форму, что обусловливает гармоничное развитие растений сахарной свеклы и рациональное использование запасов продуктивной влаги, способствует увеличению урожайности корнеплодов и повышению их сахаристости. На влажном и холодном склоне северной экспозиции почва характеризуется повышенной обменной и гидролитической кислотностью и более слабой
личивая удельные коэффициенты водопотребления.
Применение органических и минеральных удобрений не исключает полностью влияния на продуктивность сахарной свеклы различий агроэкологических факторов, связанных с местоположением участка на рельефе. В частности, в удобренных вариантах склона северной экспозиции наблюдается более заметное увеличение массы ботвы по сравнению с корнеплодами.
ДИНАМИКА СОДЕРЖАНИЯ ПОДВИЖНОЙ СЕРЫ В ПОЧВАХ БЕЛГОРОДСКОЙ ОБЛАСТИ
С.В. ЛУКИН, доктор сельскохозяйственных наук
С.В. МЕЛЕНЦОВА
Государственная экологическая инспекция Белгородской области
П.М. АВРАМЕНКО
ФГУ «Центр агрохимической службы «Белгородский»
Сера — биогенный элемент, который довольно широко распространен в природе и постоянно присутствует во всех живых организмах. Ее содержание в растениях составляет 0,06...1,5 %. Биологическое значение серы определяется прежде всего тем, что она входит в состав аминокислот метионина и цис-теина. Дисульфидные связи (-Б-Б-) в полипетид-ных цепях участвуют в формировании пространственной структуры белков, а сульфгидрильные группы (—БН) играют важную роль в активных центрах ферментов.
В почве сера находится в связанном с органическим веществом состоянии (80...90 %) и в виде минеральных соединений с кальцием, железом, калием, натрием, которые служат источником питания растений. Кроме почвы до трети ее необходимого количества серы растения могут усваивать и через листья
— в виде диоксида. Сера нужна растениям не меньше, чем фосфор или кальций. Однако до сегодняшнего дня ей, как элементу минерального питания, не придавалось особого значения. Считалось, что достаточное количество серы поступает в почву с осадками и такими удобрениями как простой суперфосфат, сульфаты аммония, калия и др. В то же время большой вынос этого элемента с урожаями сельскохозяйственных культур, изменение ассортимента применяемых удобрений (увеличение использования концентрированных удобрений) привели в последние годы к его дефициту в некоторых почвах[2]. Недостаток серы особенно заметен на дерново-подзолистых, легких и малогумусных почвах, а также в районах с большим количеством осадков, удаленных от промышленных центров. Поэтому, в современных условиях, при разработке системы удобрения, необходимо иметь достоверные сведения о содержании доступных форм этого элемента, источниках поступления и отчуждения из агроландшафтов.
За последние 15 лет концентрация подвижной серы (извлекаемой вытяжкой 1 н КС1) в почвах Белгородской области закономерно уменьшалась. Если в 1990-1994 гг., по данным сплошного агрохимического обследования, средневзвешенная ее величина составля-
