Влияние агроприёмов на режим калия чернозёма типичного Текст научной статьи по специальности «Сельское хозяйство, лесное хозяйство, рыбное хозяйство»

УДК 631.41:631.416.4

ВЛИЯНИЕ АГРОПРИЁМОВ НА РЕЖИМ КАЛИЯ ЧЕРНОЗЁМА ТИПИЧНОГО

А.П. КАРАБУТОВ1, кандидат сельскохозяйственных наук, научный сотрудник

Г.И. УВАРОВ2, доктор сельскохозяйственных наук, профессор

С.И. ТЮТЮНОВ1, доктор сельскохозяйственных наук, директор

белгородский НИИ сельского хозяйства Россель-хозакадемии, Россия, г. Белгород, ул. Октябрьская, 58

2Белгородский государственный национальный исследовательский университет БелГУ, Россия, г. Белгород, ул. Победы, 85

Е-таН: karabut.ap@mail.ru

Резюме. При длительном (25 лет) испытании на чернозёме типичном видов севооборотов, приёмов основной обработки, минеральных удобрений и навоза установлено и смоделировано изменение содержания подвижного калия, рассчитан его баланс и коэффициенты использования. За пять ротаций севооборотов без удобрений не произошло значительного изменения содержания подвижного калия в слое 0...30 см. Оно сохранялось на уровне повышенной обеспеченности и в среднем составляло 88,9 мг/кг почвы. Применение минеральных удобрений в дозе N84 124Р124К124 на фоне внесения 8 и 16 т/га навоза повышало величину этого показателя до 128,8 мг/кг почвы, что соответствовало высокому уровню обеспеченности. Насыщение севооборотов пропашными культурами, а также использование вспашки увеличивало содержание подвижного калия в меньшей степени. Однако в зернопаропропашном севообороте величина этого показателя возрастала до 114,1 мг/кг почвы, а при вспашке - до 112,5 мг/кг почвы, что было на 16 и 7% выше, чем в зернотра-вянопропашном севообороте и при мелкой обработке почвы соответственно. Положительный баланс калия обеспечивало только использование двойныхдоз минеральных удобрений. Соотношение количества калия, поступившего в почву, к его выносу, выраженное в процентах (интенсивность баланса) при внесении навоза составляло 39%, что было в 2,6 раза меньше, чем в варианте с минеральными удобрениями. Применение N42 62Р62К62 на фоне 16 т/га навоза привело к увеличению интенсивности баланса до уровня выше 80%. В зернопаропро-пашном севообороте его интенсивность составляла 75%, что было в 1,2 раза меньше, чем в зернопропашном (90%). При внесении минеральных удобрений коэффициент использование калия находился на уровне 32%, навоза - 50%. В случае их совместного применения наибольшую величину этого показателя (46%) отмечали в варианте N42 62Р62К62 + 16 т/га навоза, а в зернопаропропашном севооборот она была выше, чем в зернотравянопропашном, в 1,2 раза. Насыщение севооборотов пропашными культурами способствовало увеличению коэффициента использования калия на 17% и сбора зерновых единиц - на 16%, многолетними травами - интенсивности баланса калия на 7% и выхода переваримого протеина - на 34%. Наряду с этим в качестве приема основной обработки почвы необходима вспашка под пропашные культуры. Ключевые слова: чернозём типичный, севооборот, удобрения, основная обработка почвы, продуктивность, интенсивность баланса, коэффициент использования, подвижный калий

Калий, наряду с азотом и фосфором, - один из основных элементов минерального питания необходимых для растений, содержание которого связано с гранулометрическим составом почвы - чем он тяжелее, тем больше валовое содержание и количество подвижных форм этого элемента [1, 2].

Пахотные черноземы Центрально-Черноземного региона на современном этапе относительно обеспечены подвижными формами калия (в среднем около

110 мг/кг почвы). Тем не менее, для стабилизации их калийного режима, по мнению ряда ученых [3], необходимо увеличить поступление этого элемента в агроландшафты и довести интенсивность его баланса до 80%.

Калийные удобрения - основной фактор увеличения содержания доступных растениям форм калия. При недооценке этого условия на чернозёмных почвах происходит интенсивная мобилизация упомянутого элемента из необменных форм [4], что приводит к его отрицательному балансу и, как следствие, к снижению урожайности возделываемых культур [5]. Необходимо учитывать, что на чернозёме имеет место переход внесенного с удобрениями калия в необменную форму, в результате содержание его подвижных форм в почве увеличивается незначительно [6].

Указанные обстоятельства обусловливают актуальность поиска приёмов, способствующих повышению содержания подвижных форм упомянутого элемента и оптимизации калийного режима.

В стабилизации калийного режима чернозёмов главное место отводится применению минеральных и органических удобрений, которые способствуют увеличению содержания различных форм элемента в почве [7]. Активно воздействовать на этот процесс можно изменяя долю пропашных культур в севооборотах и приёмы основной обработки почвы [8, 9].

Цель наших исследований - установить влияние степени насыщенности севооборотов пропашными культурами, приёмов основной обработки, минеральных удобрений и навоза на калийный режим чернозёма типичного.

Условия, материалы и методы. Исследования проводили в многолетнем полевом опыте Белгородского НИИ сельского хозяйства, заложенном в 1987 г. Изменения калийного режима изучали на фоне 3-х факторов: севооборот, обработка почвы и удобрения.

В опыте были представлены следующие виды севооборотов (фактор А): зернотравянопропашной (озимая пшеница - сахарная свекла - ячмень + многолетние травы - эспарцет первого года пользования - эспарцет второго года пользования); зернопропашной (озимая пшеница - сахарная свекла - ячмень - кукуруза на силос - горох) и зернопаропропашной (озимая пшеница -сахарная свекла - кукуруза на силос - кукуруза на зерно - черный пар), насыщенность которых пропашными культурами составляла 20, 40 и 60% соответственно. В 2012 г. закончилась их пятая ротация.

Приёмы основной обработки почвы (фактор В): вспашка, безотвальное рыхление и мелкая обработка. Вспашку и безотвальную рыхление применяли под горох и ячмень на глубину 20...22 см, под кукурузу - на 25...27 см, под сахарную свёклу - 30.32 см. Мелкую обработку (дисковой бороной) проводили под озимую пшеницу, горох и ячмень на глубину 10.12 см, а под кукурузу и сахарную свёклу - на 13.15 см.

Применение удобрений (фактор С) осуществляли по схеме: без удобрений (контроль); минеральные удобрения в дозах, рассчитанных на простое воспроизводство плодородия (одинарные); минеральные удобрения в дозах, рассчитанных на расширенное воспроизводство (двойные). Одинарные дозы минеральных

Таблица 1. Изменение содержания подвижного калия в слое почве 0...30 см при длительном применении севооборотов, обработок и удобрений, мг/кг почвы

Фактор

Разница по ротациям севообо ротов, к уровню 1987 г.

1-я I 2-я I 3-я I 4-я I 5-я

Среднее содержание

НСР„,

Зернотравянопропашной

Зернопропашной

Зернопаропропашной

Вспашка

Безотвальная

Мелкая

Без удобрений N Р К

' |42...62^62 62 ¡|84...124Р124К124

Навоз 8 т/га (фон 1) Фон 1 + N Фон 1 +

Севооборот (А)

20.0 4,9 -17,0 17,0 21,2 10,7 9,1 17,3 6,9 -7,6 11,3 31,6

Приём обработки(В)

21,5 4,3 2,5 27,4

19.1 4,6 1,4 20,1 6,9 -0,9 -0,6 18,4

Удобрение(С)

11,5

4,5

РК

М42."62 Р21К

> А 84...124 ,124^124

Навоз 16 т/га (фон 2)

Фон 2 + ^2...62Р62К62

-3,1 5,4 11,9 5,4 6,1 28,7 17,6 30,0

-7,3 -5,1 6,4 -8,2 -2,1 16,1 -3,0 6,2

-16,0 -9,0 0,3 -4,0 1,8 20,5 -1,9 0,6

3,1

11,7

27,5

13,5

16,3

33,2

17.0

31.1

5,8

Фон 2 + N

84

РК

124124124

44,1 22,0 18,7 45,0

элементов в зернотравянопропашном севообороте в среднем составляли Ы42Р62К62, в зернопропашном -Ы62Р62К62, в зернопаропропашном - Ы52Р62К62. В качестве органического удобрения использовали навоз, который вносили один раз за ротацию севооборотов под сахарную свеклу в дозах, рассчитанных на простое и расширенное воспроизводство плодородия - 8 и 16 т/га соответственно.

Почва опытного участка - чернозём типичный среднемощный малогумусный тяжелосуглинистый на лессовидном суглинке. В период закладки эксперимента содержание щёлочногидролизуемого азота (по Корнфилду) составляло 151...163 мг/кг почвы, подвижного фосфора и калия (по Чирикову) - 45.71 и 90. 106 мг/кг почвы соответственно, рНКС| - 5,6.5,8.

Результаты и обсуждение. Содержание подвижного калия в слое почвы 0.30 см перед закладкой опыта было повышенным и через пять ротаций севооборотов без удобрений не изменилось. Раздельное

или совместное внесение минеральных удобрений и навоза способствовало росту величины этого показателя, по сравнению с вариантом без удобрений, в 1,1-1,5 раза, а в случае применения ^..^Р^К^ на фоне 8 и 16 т/га навоза оно достигало 128,8 мг/кг почвы, что соответствует высокому уровню обеспеченности (табл. 1).

В зернопропашном и зернопаропропашном севооборотах, а также на фоне вспашки отмечено увеличение содержания подвижного калия.

На основании результатов исследований мы разработали множественные регрессионные модели для определения концентрации калия в зависимости от севооборота, приёмов основной обработки почвы, вида, дозы и длительности применения удобрений:

У=58,94+0,40х1+0,45х2+0,20х3+1,18х4, Я=0,898, (1) У =52,69+0,43х0+0,41х ^0,48х 2+0,26х 3+1,45х 4, Я=0,756, (2)

где У - содержание подвижного калия, мг/кг; х1 - насыщенность севооборота пропашными культурами, %; х2 - глубина обработки почвы, см; х3 - доза минерального калия, кг/га; х4 - доза навоза, т/га, х0 - количество лет применения агроприёмов.

В наших исследованиях в среднем интенсивность баланса калия при внесении минеральных удобрений составляла 101%, на фоне навоза - 39% (в 2,6 раза меньше). Положительный баланс этого элемента (128.142%) отмечен только в вариантах с дозой М84 124Р124К124. При этом наибольшая его величина установлена в случае их совместного внесения с двойной дозой навоза.

-0,7 22,7

39.3

28,2 17,5 15,5

-4,6 7,3 23,7

12.4 11,7 35,0 14,0 33,3 51,9

98,0 111,6 114,1

112,5

106.5

104.7

88,9 95,7

108.6 98,2 105,9 126,6 101,6

114.8 131,0

Таблица 2. Влияние севооборотов, обработок почвы и удобрений на интенсивность баланса, коэффициент использования калия и продуктивность севооборотов (в среднем за 1988-2012 гг.)

Фактор

Интенсивность баланса, %

Коэффициент использования, %

Продуктивность севооборота, т/га

зерновых единиц

переваримого протеина

Зернотравянопропашной

Зернопропашной

Зернопаропропашной

Вспашка

Безотвальная

Мелкая

Без удобрений (контроль)

N Р К

' 62

[|84...124Р124К124 ,

Навоз 8 т/га (фон 1)

Фон 1 + ^2...62Р62К62 Фон 1 + СЧ.12Й24К124

Навоз 16 т/га (фон 2) Фон 2 + N Р К

42...62 62 62 Фон 2 + ^4...124Р124К124

НСР05 по факторам:

А В С

Севооборот (А)

80 31,9

90 33,0

75 37,2

Прием обработки (В)

80 34,7

81 32,2 83 35,2

Удобрение (С) 2 -

73 128 28 88 138 50 81 146 4,9 1,2 2,2

37,2 27,6

55.1

37.2 28,1 44,9

46.3 29,9

4.2 2,2

3.3

22,2

24.2 25,8

24.3 24,2

23.7

16.8 23,1 26,0 19,8 25,1 27,6 21,6 27,0 29,8 0,8 0,4 0,5

2,59 2,12 1,93

2,22 2,22 2,20

1,62 2,12 2,37 1,86 2,29 2,52 2,01 2,45 2,69 0,16 0,03 0,05

Интенсивность баланса в зернопаропропашном севообороте снизилась, по сравнению с зернопропаш-ным, в 1,2 раза. Среди испытанных приемов обработки почвы вспашка способствовала уменьшению величины этого показателя.

В практике регулирования баланса калия очень важен уровень его использования из вносимых удобрений. Результаты наших исследований свидетельствуют, что в зернопаропропашном севообороте величина этого показателя возрастала, по сравнению с зерно-травянопропашным, в 1,2 раза.

При повышении доз минеральных удобрений с

М42...62Р62К62 до М84...124Р124К124 коэффициент использования калия снижался в 1,4 раза. В среднем в вариантах с применением минеральных удобрений он находился на уровне 32%, органических - 50% (в 1,6 раза выше). При их совместном внесении величина этого показателя была наибольшей и в случае использования N и 16 т/га достигала 46,3%.

Наибольший сбор зерновых единиц (25,8 т/га) в нашем опыте обеспечил зернопаропропашной севооборот, несмотря на то, что при такой структуре посевных площадей одно поле ежегодно не даёт продукции. Это в 1,2 раза выше, чем в зернотравянопропашным севообороте. В то же время благодаря наличию поля с эспарцетом зернотравянопропашной севооборот оказался в 1,3 раза продуктивнее, чем зернопаропропашной, по количеству переваримого протеина.

Минеральные удобрения увеличивали сбор зерновых единиц и переваримого протеина к контролю в среднем в 1,5 раза, навоз - в 1,2 раза. Внесение двойных доз

P K

42...62 62 62

минеральных удобрений и навоза приводило к максимальному в опыте повышению продуктивности посевов. Сбор зерновых единиц и переваримого протеина, по сравнению с контролем увеличился в 1,7-1,8 раза.

Выводы. За пять ротаций севооборотов без удобрений значительных изменений в содержании подвижного калия в слое 0.30 см не произошло, оно сохранялось на уровне соответствующем повышенной обеспеченности и в среднем составило 88,9 мг/кг почвы.

Внесение минеральных удобрений в дозе 124-Р124К124 на фоне 8 и 16 т/га навоза увеличивало содержание подвижного калия до высокого уровня обеспеченности - 128,8 мг/кг почвы. Насыщение севооборотов пропашными культурами, а также использование вспашки повышало концентрацию подвижного калия в меньшей степени. Однако в зернопаропропашном севообороте содержание этого элемента возрастало до 114,1 мг/кг почвы, при вспашке - до 112,5 мг/кг почвы, что было на 16 и 7% выше, чем в зернотравя-нопропашном севообороте и при мелкой обработке почвы соответственно.

Основной фактор оптимизации калийного режима чернозёмов и достижения наибольшей продуктивности сельскохозяйственных культур - внесение минеральных удобрений совместно с навозом. Насыщение севооборотов пропашными культурами способствовало увеличению коэффициента использования изучаемого элемента в 1,17 раза, сбора зерновых единиц - в 1,16 раза, а многолетними травами - интенсивности баланса калия в 1,1 раза и выхода переваримого протеина - в 1,34 раза.

Литература.

1. Панников В.Д., Минеев В.Г. Почва, климат, удобрения и урожай. М.: «Колос», 1987. 414 с.

2. Брехов П.Т., Мязин Н.Г. Формы калия в чернозёме типичном при многолетнем внесении удобрений //Агрохимический вестник. 2012. №4. С. 5-7

3. Чекмарев П.А., Лукин С.В. Мониторинг калийного режима чернозёмов ЦЧР // Достижения науки и техники АПК. 2011. №8. С. 3-5

4. Давлятшин И.Д., Лукманов А.А., Бадиков А.Н. Калий в пахотных почвах лесостепи // Плодородие. 2013. №2. С. 27-28

5. Минакова О.А. Агроэкологические аспекты применения удобрений в зернопаропропашном севообороте лесостепи ЦЧР: авторефератдисс. ... д-ра. с.-х. наук. Воронеж: ВГАУ, 2011. 49 с.

6. Кураков В.И. Влияние удобрений на воспроизводство плодородия, урожайность и качество сахарной свеклы в севообороте: автореферат дисс.... д-ра. с.-х. наук. М.: 1992. 447с.

7. Носко Б.С., Бабынин В.И., Гладких Е.Ю. Последействие удобрений на физико-химические и агрохимические свойства чернозёма типичного //Агрохимия. 2012. №4. С. 3-13

8. Баршадская С.И., Квашин А.А., Дерека Ф.И. Плодородие чернозёма обыкновенного и продуктивность основных сельскохозяйственных культур //Плодородие. 2011. № 2. С. 36-39

9. Воронцов В.А. Влияние способов основной обработки почвы на её водный и питательный режимы при возделывании сахарной свёклы // Земледелие. 2013. №4. С.23-26.

INFLUENCE OF AGRORECEPTIONS ON THE MODE OF POTASSIUM OF THE TYPICAL BLACK SOIL A.P. Karabutov1, G.I. Uvarov2, S.I.Tyutyunov1

'Belgorod State Research Institute on Agriculture of Russian Academy of Agrarian Sciences, Russia, Belgorod city, Oktyabrskaya Str., 58

2 Belgorod State National Research University of BELSU, Russia, Pobedy Str., 85

Summary. During the long (25 years) testing crop rotations, methods of the main soil treatment, mineral fertilizing and manure applying on the typical black soil changes in the content of mobile potassium, its balance and its efficiency were established. For five rotations of crop rotations without fertilizering there were no considerable changes in the content of mobile potassium in a layer of 0...30 cm, it remained at the level of the increased security - 88,9 mg-kg soil. Mineral fertilizers in double doses N84 124P124K124 along manure applying in dozes 8 and 16t-ha raised the content of mobile potassium to the level of high security - 128,8 mg-kgsoil . Saturation of crop rotations with tilling crops, and also use of plowing, increase the content of mobile potassium to low extent, therefore, tilling and fallow crop rotation caused the increase of this element up to 114,1 mg-kg soil and tilling - up to 112,5 mg-kg soil that was at 16 u 7% higher in comparison with cereal, tilling and grasses crop rotation and not deep soil treatment. The positive balance of potassium is provided only while double doses of mineral fertilizering. Manure creates intensity of balance only for 39% that is 2, 6 times less in comparison with mineral fertilizing. Applying of N42-62P62K62 along with 16 t-ha of manure leads to more than 80% increase in intensity of balance. Cereal, tilling and fallow crop rotation 4educes intensity of balance of potassium by 1, 2 times in relation to cereal and tilling. Applying of mineral fertilizers provides the increase coefficient of potassium use up to 32%, manure - up to 50%. While joint applying of mineral fertilizers and manure the greatest efficiency of potassium (46%) was in variant with N42-62P62K62 option + 16 t-ha of manure. Cereal, tilling and fallow crop rotation crop rotation increased coefficient of potassium use in 1,2 times in comparison with cereal, tilling and grasses crop rotation. Saturation of crop rotations with tilling crops increases efficiency of potassium use at 17% and collecting grain units - at 16%, long-term grasses - intensity of balance of potassium at 7% and collecting protein - at 34%. Along with it is necessary to use plowing as the main soil treatment while tilling crops cultivation.

Keywords: typical black soil, crop rotation, fertilizers, main soil treatment, efficiency, intensity of balance, efficiency, mobile potassium.