CC BY
7УДК 631.81:631.84
АЗОТНОЕ ПИТАНИЕ И ЭФФЕКТИВНОСТЬ СИСТЕМ УДОБРЕНИЯ НА СЕРЫХ ЛЕСНЫХ ПОЧВАХ ВЕРХНЕВОЛЖЬЯ
В.В. Окорков, д.с.-х.н. — Владимирский НИИСХ E-mail: adm@vnish.elcom.ru
На серых лесных почвах Владимирского ополья в течение трех ротаций 8-и 7-польных севооборотов установлена определяющая роль азотных удобрений в повышении их продуктивности. Она обусловлена резким увеличением запасов азота, находящихся в жидкой фазе этих почв в ранние периоды вегетации возделываемых культур. Между средней продуктивностью севооборота и запасами нитратного и аммонийного азота в жидкой фазе почвы установлена тесная степенная взаимосвязь. Выявлена более высокая окупаемость единицы питательных веществ в органомине-ральных и минеральной системах удобрения по сравнению с органической. В органических системах она возрастает с уменьшением дозы органических удобрений и увеличением доли в них азота, в органоминеральных - при близком соотношении азота органических и минеральных удобрений.
Ключевые слова: серая лесная почва Ополья, системы удобрения, севообороты, запасы нитратного и аммонийного азота, окупаемость единицы питательных веществ.
Серые лесные почвы Владимирского ополья - занятой пар (викоовсяная смесь) - озимая рожь
это островок темноцветных почв, сходных по своим признакам с зональными серыми лесными почвами. В Верхневолжском регионе они занимают площадь 830 тыс. га, в т.ч. 305 тыс. га пашни (6,9% региона). Это уникальное природное образование составляет 212 тыс. га (33%) пашни, на которой получают более 70 % валовой продукции, производимой во Владимирской области.
Главенствующее влияние на урожай и его качество оказывают запасы нитратного азота в слое почвы 0-40 см, накопленные в ранние фазы роста и развития возделываемых культур. В какой-то мере это объясняется тем, что при температурах выше 10 0С растения преимущественно потребляют нитратную форму азота. Однако исследованиями Д.Н. Прянишникова выявлена возможность активного поглощения растениями как нитратного, так и аммонийного азота. Оптимум поглощения N-NH4 наблюдается при рН около 7,0, N-N03 - при слабокислой реакции среды. Эти исследования проведены преимущественно в водных культурах. В полевых же условиях наблюдаются весьма сложные процессы трансформации вносимых в почву удобрений, которые далеки от наблюдаемых в водных культурах. В этой связи на серых лесных почвах Владимирского ополья были проанализированы результаты 9-летних наблюдений за динамикой запасов нитратного и аммонийного азота в 7-польном севообороте (3-я ротация), изучена их взаимосвязь с продуктивностью.
Стационарный опыт заложен в 1991-1993 гг. [1] и был развернут в трех полях в севообороте:
- картофель - овес с подсевом трав - травы 1-го года пользования - травы 2-го года пользования -озимая рожь - ячмень. Опыт развертывался по одному полю севооборота в год. Повторность трехкратная, площадь делянки 100 м2, размещение рендомизированное.
Во 2-й ротации (1999-2008 гг.) чередование культур в севообороте оставалось прежним, в 3-й ротации из севооборота исключили картофель, а озимую рожь заменили озимой пшеницей.
Почва опытных полей - серая лесная среднесу-глинистая имела следующие агрохимические показатели пахотного слоя: содержание гумуса 2,94,0 %; рНкс1 5,1-5,5; гидролитическая кислотность 3,2-3,5, сумма поглощенных оснований 19,4-22,4 мг-экв/100 г; содержание подвижного фосфора (по Кирсанову) 130-200 мг/кг, обменного калия (по Масловой) 150-180 мг/кг почвы.
В начале 1-й ротации провели известкование по полной гидролитической кислотности. На его фоне изучали влияние различных доз подстилочного навоза (0, 40, 60 и 80 т/га), минеральных удобрений (фосфорно-калийные, одинарная и двойная дозы NPK), их сочетания на агрохимические показатели серых лесных почв в слое почвы 0-40 см.Во 2-й и 3-й ротациях севооборота изучали последействие известкования.
Для исследований применяли аммиачную селитру, двойной или простой суперфосфат, хлористый калий или калийную соль. Фосфорно-ка-лийные удобрения вносили осенью под вспашку, на травы - поверхностно после уборки покровной
1. Влияние систем удобрения на продуктивность культур 7-польного севооборота в 3-й ротации (2007-2015 гг.), ц/га зерн. ед. (абсолютный контроль -30,8 ц/га зерн. ед.)
Доза навоза, т/га Минеральные удобрения Среднее по навозу, НСР05 =1,8 ц/га зерн. ед.
0 РК NРК 2NРК
0 30,2 33,5 39,7 42,7 36,5
40 33,8 35,6 40,9 43,0 38,3
60 35,0 36,3 41,0 43,9 39,0
80 35,3 37,1 41,4 43,6 39,4
Среднее по минеральным удобрениям, НСР05 = 1,8 ц/га зерн. ед. 33,6 35,6 40,8 43,3
культуры, азотные - рано весной в подкормку отрастающих трав и озимых, под культивацию при посеве яровых культур.
В таблице 1 приведены данные по продуктивности культур 7-польного севооборота в 3-й ротации. Она достоверно повышалась от фосфор-но-калийных удобрений, в среднем по четырем уровням применения органических удобрений (ОУ) - с 33,6 до 35,6 ц/га зерн. ед. Добавление к РК-удобрениям азота аммиачной селитры привело к резкому росту продуктивности до 40,8 ц/га зерн. ед. (на 5,2 ц/га зерн. ед.), а увеличение дозы NPK в 2 раза - всего до 43,3 ц/га зерн. ед. От увеличения доз органических удобрений по четырем вариантам минеральных удобрений продуктивность севооборота возросла всего на 1,8-2,9 ц/га зерн. ед.
Нижеприведенные регрессионные уравнения показали, что продуктивность 7-польного севооборота на 92,7 % определялась применением азота минеральных удобрений и навоза, на 1,8-4,9 % - фосфорно-калийных. Роль органических удобрений связана главным образом с улучшением питания растений азотом. Следовательно, на продуктивность 7-польного севооборота на серых лесных почвах определяющее влияние оказывали запасы минерального азота.
Продуктивность 7-польного севооборота (у, ц/га зерн. ед.) в зависимости от ежегодных доз применения навоза (х1, т/га), азота минеральных (х2, кг/га) и фосфорно-калийных (х3 - доза фосфорно-калий-ных удобрений в расчете на Р2О5, кг/га) удобрений описана следующими уравнениями: у = 32,6 + 0,297 х1 + 0,126 х2, п = 17, R = 0,963, К2 = 0,927, (1)
дов. интервал = 2,6 ц/га зерн. ед.; у = 32,1 + 0,285 х1 + 0,0963 х2 + 0,0433 х3, п = 17, R = 0,972, R2 = 0,945, (2) дов. интервал 2,3 ц/га зерн. ед.;
у= 31,5 + 0,89х10,5 + 0,78х20,5 + 0,38х30,5, п = 17, R = 0,988, R2 = 0,976, (3) дов. интервал = 1,5 ц/га зерн. ед. Как показали многолетние исследования (табл. 2), на всех культурах севооборота в начальный период вегетации в слое почвы 0-40 см запасы N-NOз увеличивались с ростом доз аммиачной селитры с 90 до 123 кг/га. В удобренных азотными удобрениями вариантах количество нитратов обеспечивает высокие потребности культур в азоте в весьма сжатые критические периоды. В вариантах без азотных удобрений запасы N-NOз недостаточны (от 42,2 до 56,8 кг/га), чтобы сформировать высокий урожай культур.
Во 2 срок наблюдений запасы N-NOз снижаются в 2 раза в вариантах без азотных удобрений (до 18,1-23,9 кг/га) и в 3 раза на удобренных азотом вариантах (до 28,7-50,6 кг/га). Это свидетельство интенсивного потребления растениями нитратного азота. Снижение их от исходных запасов варьировало от 52 до 70 %. Так, по данным работы [2] интенсивность денитрификации на тяжелых почвах (черноземе выщелоченном) из слоя 0-60 см варьировала от 9 до 16 %, увеличиваясь с глубиной, а на дерново-подзолистой почве - от 12 до 50 % исходного содержания N0^.
Запасы аммонийного азота в 1-й срок были более высокими (около 96-136 кг/га). С ростом доз аммиачной селитры они также возрастали, но медленнее по сравнению с нитратной формой азота. Хотя исходные запасы N-NH4 в слое почвы 0-40 см достаточно высоки, однако до середины вегетации полевыми культурами использовалось их от 8,2 до 34,9 кг/га N-NH4, т.е. не более 28 %. Это обусловлено лишь частичным переходом поглощенного аммонийного азота в жидкую фазу.
Таким образом (табл. 2), до середины вегетации полевых культур размеры поглощения N-NО3 против N-NH4 в 2 раза выше в вариантах без удо-
2. Влияние систем удобрения на средние запасы нитратного и аммонийного азота под культурами 7-польного севооборота в слое почвы 0-40 см за 3-ю ротацию(2007- 2015 гг.), кг/га_
Нитратный азот Аммонийный азот
Вариант 1-й срок 2-й срок 3-й срок Д N-NO3 1-й срок 2-й срок 3-й срок Д N-N4 4
1. Контроль 42,2 18,1 25,6 24,1 98,1 84,3 97,9 13,8
2. Известь (Ф) 42,4 19,8 28,7 22,8 98,2 85,5 102,5 12,7
3Ф + Р К -3, ^ 'рдп'Ъдп 44,1 18,9 28,7 25,1 96,0 85,6 98,9 10,5
4. Ф + N Р К "300 240 240 89,5 28,7 37,8 60,8 107,3 98,9 103,6 8,2
5. Ф + N Р К 515 480 480 123,3 44,8 52,3 78,5 118,2 107,3 108,8 11,0
6. Ф + навоз 40 т (Н40) 46,5 20,6 31,2 26,0 103,5 93,5 98,8 10,0
7. Ф + Н60 50,6 22,3 34,1 28,3 105,9 91,3 105,9 14,5
8. Ф + Н80 51,3 19,9 33,8 31,5 104,6 90,1 98,5 14,5
9. Ф + Н + Р К 40 240 240 47,1 19,4 27,8 27,7 109,0 96,7 100,3 12,4
10. Ф + Н + N Р К ^ ' '40 "300 240 240 97,5 33,0 39,9 64,5 114,1 92,1 104,2 22,3
11. Ф + Н + N Р К 40 515 480 480 143,7 46,9 57,0 96,8 122,6 92,4 109,3 30,2
12. Ф + Н + Р ПК 60 240 240 51,0 20,8 33,7 30,2 110,5 94,2 107,7 16,4
13. Ф + Н + N Р К 60 300 240 240 101,2 35,3 41,1 65,9 114,9 89,2 110,8 25,6
14 Ф + Н60 + ^15^480 150,1 48,3 53,9 101,8 136,0 105,2 117,6 30,9
15. Ф + Н80 + ^240 56,8 23,9 33,7 32,9 102,3 82,1 112,2 21,8
16. Ф + Н + N Р К 80 "300 240 240 110,7 33,4 43,7 77,3 115,9 93,3 117,3 23,1
17. Ф + Н + N Р К 80 515 480 480 160,5 50,6 57,9 109,9 126,9 93,8 113,3 34,9
Примечания: Д N-NOз - разница запасов нитратного азота между 1-м и 2-м сроком; Д N-NH4 - раз-
ница запасов аммонийного азота между 1-м и 2-м сроком; 1 срок - всходы однолетних трав и
яровых зерновых, весеннее отрастание озимых и многолетних трав; 2 срок - ветвление у однолет-
них трав, колошение у зерновых культур, выметывание у овса, бутонизация многолетних бобовых
трав; 3 срок - уборка полевых культур.
брений и применения одних органических удобрений, в 3-6 раз выше в вариантах систематического внесения азотных удобрений и сочетания их с органическими. Это предопределяет высоту урожая в зависимости от систем удобрения.
Поэтому именно запасы нитратного азота определяли величину урожаев возделываемых культур. Не случайно установлена очень тесная степенная взаимосвязь между средней продуктивностью 7-польного севооборота (у, ц/га зерн. ед.) и ежегодными средними запасами нитратного азота в слое почвы 0-40 см (х, кг/га) в ранние сроки вегетации культур (рис. 1).
Для суммарного учета действия нитратного и аммонийного азота ввели понятие «мобильный фонд» (МФ) азота. Он представляет сумму запасов N-N03 и N-NH4 только в жидкой фазе почвы в 1-й срок наблюдений, определяет уровень поглощения азота культурами, величину их урожая и его качество.
При внесении органических удобрений в вариантах без азотных удобрений МФ находится в пределах 66-75 кг/га N. Доля нитратного азота в нем варьирует от 0,64 до 0,70. В МФ азота переходит 25-36 % запасов обменного N-NH4.
В вариантах применения полного минерального удобрения и сочетания его с органическими размеры МФ азота увеличивались до 102-211 кг/га, превышая в 1,5-3,0 раза его значения для контроля и фона известкования. Доля нитратного азота в нем колебалась в пределах 0,70-0,88, а доля перехода в жидкую фазу аммонийного азота от его исходных запасов в почве достигала 40 %.
Установлена также очень тесная степенная взаимосвязь между средней продуктивностью 7-польного севооборота (у, ц/га зерн. ед.) и ежегодными средними размерами МФ азота кг/га) в слое почвы 0-40 см в ранние сроки вегетации культур (рис. 2).Меньшая теснота связи против взаимосвязи с запасами N-NOз обусловлена мень-
Рис. 1. Влияние запасов нитратного азота в слое почвы 0-40 см в ранний период вегетации (х, кг/га) на среднюю продуктивность 3-й ротации 7-польного севооборота (у, ц/га зерн. ед.)
Рис. 2. Зависимость средней продуктивности 7-польного севооборота за 3-ю ротацию (у, ц/га зерн. ед.) от мобильного фонда азота в слое почвы 0-40 см кг/га)
шей точностью расчета МФ (сравнение рис. 1 и 2). возделываемыми культурами до середины веге-
Очень тесная степенная взаимосвязь установ- тации (рис. 3). лена между средней продуктивностью севообо- При применении одних органических удобре-рота и размерами поглощения нитратного азота ний и сочетания их с фосфорно-калийными в ран-
№ 1(75) 2016
Владимгрскш Землейлод
3. Средние размеры мобильного фонда азота в слое почвы 0-40 см и доля в нем N-N03 в зависимости от систем удобрения за 2007-2015 гг, кг/га
Вариант Запасы в жидкой фазе МФ азота Доля N-NO3 от МФ N Вариант Запасы в жидкой фазе МФ азота Доля N-NO3 от МФ N
N-NO3 N-NH4 N-NO3 N-NH4
1 42,2 24,2 66,4 0,64 10 97,5 33,8 131 0,74
2 42,4 22,7 65,1 0,65 11 144 45,1 189 0,76
3 44,1 18,4 62,5 0,71 12 51,0 27,8 78,8 0,65
4 89,5 12,1 102 0,88 13 101 43,4 144 0,70
5 123 17,2 140 0,88 14 150 45,4 195 0,77
6 46,5 17,9 74,4 0,62 15 56,8 37,6 94,4 0,60
7 50,6 25,9 76,5 0,66 16 111 33,0 144 0,77
8 51,3 23,8 75,1 0,68 17 160 51,3 211 0,76
9 47,1 21,0 68,1 0,69
Рис. 3. Зависимость средней продуктивности 7-польного севооборота за 3-ю ротацию от размеров снижения запасов нитратного азота в слое почвы 0-40 см в 2-й срок наблюдения по сравнению с 1-м.
ние фазы вегетации культур запасы N-NOз более низкие, чем при минеральной и органоминераль-ной системах (рис. 1). То же наблюдалось и для размеров поглощения нитратов возделываемыми культурами до середины вегетации (рис. 3). Это определило и более слабое повышающее продуктивность севооборота влияние одних органических удобрений и сочетания их с РК [3].
Таким образом, наиболее тесная взаимосвязь между средней продуктивностью севооборота и средними запасами нитратного азота и мобильного фонда азота, размерами поглощения растениями нитратов описывается степенной зависимостью с показателем степени от 0,086 до 0,100. Полученная степенная взаимосвязь отражает наблюдаемую в опытах зависимость урожаев воз-
4. Окупаемость удобрений по ротациям севооборотов, кг зерн. ед./кг д.в.
Вариант 1-я ротация 8-польного севооборота 2-я ротация 8-польного севооборота 3-я ротация 7-польного севооборота
1. Контроль - - -
2. Известь (фон - Ф) - - -
3. Ф + РК 2,4 3,6 4,9
4.Ф + NPK 5,4 6,7 8,6
5.Ф + 2 NPK 4,2 4,3 5,9
6. Ф + навоз, 40 т/га (Н№) 3,8 6,6 5,3
7. Ф + Н60 4,9 5,4 4,7
8. Ф + Н80 3,2 4,0 3,7
9. Ф + Н + РК 40 2,0 3,6 4,0
10.Ф + Н + NPK 40 4,9 5,2 6,0
11.Ф + Н + 2 NPK 40 4,0 3,6 4,6
12.Ф + Н60 + РК 2,2 3,2 3,6
13. Ф + Н60 + NPK 4,3 5,0 5,1
14. Ф + Н60 + 2 NPK 3,4 3,3 4,4
15. Ф + Н + РК 80 2,2 3,4 3,4
16. Ф + Н + NPK 80 4,2 4,4 4,5
17. Ф + Нвп + 2 NPK 80 3,2 3,3 3,9
Примечание. Приведены данные по окупаемости в среднем по трем полям.
делываемых культур от доз удобрений: более высокий отклик от небольших доз и постепенное его снижение с их повышением.
Применение органических удобрений во Владимирской области сократилось до 1,5-2,3 т/га [4]. В то же время установлено, что для экологически безопасного ведения земледелия (бездефицитного баланса гумуса) необходимо применение 89 т/га органических удобрений на серых лесных почвах [1] и 10-15 т/га и выше - на дерново-подзолистых [5]. Также в несколько раз уменьшилось и применение минеральных удобрений. Пашня зарастает сорняками и мелколесьем. Земледелие ведется в основном на лучших почвах, что объясняет кажущийся рост урожайности возделываемых культур.
Для поддержания плодородия почв научно-исследовательские учреждения рекомендуют шире применять и другие источники органического вещества: севообороты, насыщенные многолетними бобовыми травами до 40-50 %; запахивание измельченной соломы зерновых культур; различные виды сидерации; промежуточные поукосные и пожнивные культуры.
В настоящее время вблизи крупных животноводческих ферм и птицефабрик важно утилизировать органические отходы без загрязнения окружающей среды и агроландшафтов, применяя более высокие, экологически безопасные дозы органических удобрений, различающиеся по химическому составу в зависимости от происхождения и условий
хранения. В хозяйствах с небольшим выходом органических удобрений на первый план выходит задача более эффективного их использования и повышения окупаемости единицы питательных веществ. Для оценки эффективности различных систем удобрения, окупаемости питательных элементов в них были разработаны новые принципы их оценки.
Принципы оценки сравнительной эффективности различных систем удобрения были апробированы путем использования результатов длительного стационарного опыта, заложенного в 19911993 гг. на серых лесных почвах Ополья [1, 7,8].
Анализ данных таблицы 4 показал, что за первую ротацию 8-польного севооборота окупаемость 1 кг д.в. удобрений прибавкой урожаев возделываемых культур была наиболее высокой при применении одинарной дозы NPK (соотношение элементов питания около 1:1:1). С увеличением дозы NPK в 2 раза окупаемость снизилась с 5,4 до 4,2 кг зерн. ед. на 1 кг д.в., а с применением меньшей дозы РК-удобрений (по сумме питательных веществ) против одинарной дозы NPK (табл. 1 и 2) - с 5,4 до 2,4 кг зерн. ед. Такие же закономерности в окупаемости удобрений выявлены и за вторую и третью ротации. Установлено также возрастание окупаемости всех систем удобрения во второй и третьей ротациях по сравнению с первой.
Для сравнительной оценки эффективности систем удобрения были проанализированы
№ 1(75) 2016
Владимирский ЗешеШецТз
5. Размеры применения удобрений по ротациям севооборотов, ц д.в/га
Вариант Сумма удобрений в Сумма удобрений в Сумма удобрений в
1-й ротации 2-й ротации 3-й ротации
1.Контроль - - -
2. Известь (фон - Ф) - - -
3. Ф + РК 7,0 6,6 4,8
4.Ф + NPK 10,4 10,4 7,8
5.Ф + 2 NPK 20,4 20,0 15,2
6. Ф + навоз, 40 т/га (HJ 5,2 4,9 4,8
7. Ф + Нсп 60 7,8 7,3 7,2
8. Ф + Ноп 10,4 9,8 9,6
9. Ф + Н + РК 40 12,2 11,5 9,6
10.Ф + Н40 + NPK 15,6 15,3 12,6
11.Ф + Н40 + 2 NPK 25,6 24,8 20,0
12.Ф + Н60 + РК 14,8 13,9 12,0
13. Ф + H + NPK fin 18,2 17,7 15,0
14. Ф + H + 2 NPK fin 28,2 27,3 22,4
15. Ф + H + РК 80 17,4 16,4 14,4
16. Ф + H0 + NPK 20,8 20,2 17,4
17. Ф + H0 + 2 NPK 30,8 29,7 24,8
6. Уравнения взаимосвязи окупаемости 1 кг д.в. удобрений прибавкой (у - кг зерн. ед. на 1 кг д.в.) с суммой их применения (х - ц д.в/га) за ротацию севооборота (1-я группа вариантов)
Ротация севооборота Уравнение взаимосвязи n r r2 Довер. интервал, кг зерн. ед./кг д.в.
1-я у = 6,42 - 0,104 х 8 0,980 0,960 0,3
2-я у = 8,10 - 0,175 х 8 0,970 0,942 0,6
3-я у = 9,67- 0,257 х 8 0,918 0,843 1,3
у = 13,8 - 0,82 х + 0,017 х2 8 0,976 0,953 0,7
данные по их окупаемости в зависимости от размеров применения удобрений (табл. 5). При этом данные окупаемости были разбиты на две группы. В первую группу объединены варианты с полным минеральным удобрением и его сочетанием с органическими, во вторую - с одними фосфорно-калийными и одними органическими удобрениями и их сочетания (варианты 3, 6-8, 9,12,15).
Взаимосвязь окупаемости единицы действующего вещества в вариантах с NPK и сочетанием с органическими удобрениями (у - кг зерн. ед. на 1 кг д.в.) с размерами действующего вещества удобрений за ротацию севооборота (х - ц д.в/га) описывалась как
уравнениями линейной, так и квадратичной регрессии (табл. 6, рис. 4). С ростом дозы применения удобрений их окупаемость снижалась.
Точки, расположенные ниже квадратичной взаимосвязи, относятся ко 2-й группе вариантов: РК, органические удобрения и их сочетания с РК.
Окупаемость удобрений во второй группе вариантов при одних и тех же размерах применения удобрений существенно более низкая (рис. 4).
Был проведен расчет окупаемости удобрений для 2-й группы вариантов по взаимосвязям, полученным для вариантов 1-й группы (табл. 6). Рассчитанные таким образом величины окупаемости удобрений (ОСр) оказались существенно более высокими по сравнению с фактическими значениями ОСфакт (табл. 4 и 7).
Например, за 1-ю ротацию окупаемость 1 кг фосфорно-ка-лийных удобрений составляла всего 42 % окупаемости 1 кг NPK. По сравнению с полным минеральным и его сочетанием с навозом в 1,14-1,66 раз ниже и эффективность одних органических удобрений, внесенных в соответствующих дозах, а сочетания фосфорно-калийных с органическими удобрениями - в 2,09-2,60 раз. Более низкая окупаемость одних фосфорно-калийных и органических удобрений, а также сочетания органических удобрений с РК по сравнению с полным минеральным и его сочетанием с органическими удобрениями установлена и во 2-й и 3-й ротациях севооборотов (табл. 4 и 7). Более высокая эффективность минеральной и органомине-ральной систем удобрения по сравнению с органической получена и на дерново-подзолистых
ВлаЭимгрсШ ЗемлеШеф
№ 1 (75) 2016
7. Сравнительные размеры изменения окупаемости удобрений (кг зерн. ед. на 1 кг д.в. удобрений) по ротациям севооборотов (2-я группа вариантов)
Показатель Вариант
РК Н40 Н60 Н80 Н40 + РК Н60 + РК Н80 + РК
1-я ротация 8-польного севооборота
Фактическая окупаемость 1 кг д.в. прибавкой за севооборот, ОСфак 2,4 3,8 4,9 3,2 2,0 2,2 2,2
Рассчитанная окупаемость 1 кг д.в. прибавкой за севооборот, ОСр 5,7 5,9 5,6 5,3 5,2 4,9 4,6
ОСф /ОС 0,42 0,64 0,88 0,60 0,38 0,45 0,48
2-я ротация 8-польного севооборота
Фактическая окупаемость 1 кг д.в. прибавкой за севооборот, ОСфакт 3,6 6,6 5,4 4,0 3,6 3,2 3,4
Рассчитанная окупаемость 1 кг д.в. прибавкой за севооборот, ОСр 6,9 7,2 6,8 6,4 6,1 5,7 5,2
ОС /ОС 0,52 0,92 0,79 0,62 0,59 0,56 0,65
3-я ротация 7-польного севооборота
Фактическая окупаемость 1 кг д.в. прибавкой за севооборот, ОСфакт 4,9 5,3 4,7 3,7 4,0 3,6 3,4
Рассчитанная окупаемость 1 кг д.в. прибавкой за севооборот, ОСр 8,4 8,4 7,8 7,2 7,2 6,6 6,0
ОСф /ОС 0,58 0,63 0,60 0,51 0,56 0,54 0,57
Рассчитанная окупаемость 1 кг д.в. прибавкой за севооборот*, ОСр 10,4 10,4 8,9 7,6 7,6 6,5 5,6
*ОС /ОС 0,47 0,51 0,53 0,49 0,53 0,55 0,61
Примечание. Применение за ротацию: РК - фосфорно-калийные удобрения; Н40 - навоз в дозе 40 т/га; Н40 + РК - сочетание 40 т/га навоза с фосфорно-калийными удобрениями. * - расчет по квадратичной зависимости (табл. 6).
почвах [5].
В целом установлены следующие особенности в окупаемости удобрений:
1. В вариантах использования NPK и его сочетания с органическими с ростом уровня применения удобрений за ротацию севооборота она закономерно снижается. Это снижение можно описать с помощью линейной или квадратичной регрессионных зависимостей. При одних и тех же величинах внесенных элементов питания она остается более высокой, чем в вариантах без азотных минеральных удобрений.
2. В вариантах применения одних фосфорно-ка-лийных, органических удобрений и их сочетания отношения фактической окупаемости к рассчитанной по уравнениям взаимосвязи для органоми-неральных и минеральных систем удобрений (с внесением азота минеральных удобрений) мень-
ше единицы, что свидетельствует о более низкой эффективности первых систем удобрения.
3. В вариантах применения одних органических удобрений с ростом их доз отношения фактической окупаемости удобрений к рассчитанной (ОСфакт/ОСр) закономерно уменьшаются, подтверждая более высокую эффективность невысоких оптимальных доз внесения органики.
4. В вариантах применения органических удобрений совместно с фосфорно-калийными с ростом доз первых отношения ОСфакт/ОСр) несколько увеличиваются. Такие изменения обусловлены уменьшением доли фосфорно-калийных удобрений, характеризующихся более низкой окупаемостью по сравнению с органическими, в общих размерах внесенных элементов питания.
На основании проведенных исследований и данных работы [7] можно заключить, что более
8.Действие минеральных и органических (2006г.) и последействие органических (2007-2009гг.) удобрений на урожай возделываемых культур
Вариант Урожайность культур (год исследований) Средняя продуктивность за 2006-2009 гг. исследований Окупаемость прибавкой в кг зерн.ед.
клубней картофеля (2006 г.) зерна овса (2007 г.) зерна яровой пшеницы (2008 г.) зерна ячменя (2009 г.)
ц/га ц/га зерн. ед. ц/га ц/га зерн. ед. ц/га ц/га ц/га зерн. ед. Прибавка, % 1 кг д.в. 1 кг N
1.Контроль 284 71,0 31,2 25,0 28,8 42,0 41,7 - -
365 91,2 41,3 33,0 42,3 57,9 56,1 34,6 9,1 28,2
3N Р К 410 410 450 389 97,2 47,6 38,1 41,0 70,9 61,8 48,2 6,3 19,6
4.Навоз КРС, 100 т/га, (N6,nPз,nK61n),2006 г. 366 91,5 40,2 32,2 35,9 56,3 54,0 29,4 3,2 7,9
5.Куриный помет (КП) 25 т/гаЛ^^ЛД 2006г. 303 75,8 33,5 26,8 32,1 44,2 44,7 7,2 2,0 10,0
6.КП 50 т/га, (N24nP7n5K25n), 2006 г. 312 78,0 34,9 27,9 32,4 43,5 45,4 9,0 1,2 6,2
7.КП 50 т/га (2006 г.) + 322 80,5 38,1 30,5 40,8 63,4 53,8 29,0 2,6 10,9
8.КП 50 т/га (2006 г.) + К„5 344 86,0 33,3 26,6 32,0 42,5 46,8 12,2 1,4 8,5
9.КП 100 т/га (2006г.) 365 81,2 35,9 28,7 33,2 44,4 49,4 18,5 1,3 6,4
НСР , ц/га 22 5,5 2,1 1,7 2,9 5,8 - - -
Примечание. В скобках представлены данные по содержанию элементов питания в разных дозах органических удобрений
<и
К а
<и со
14 £
Ш
О §
<и й
С
&
О
10 9 8 7 6 5 4 3 2 1
♦ ♦
у = 0,017х2-0,82х + 13,8 R2 = 0,953
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 Сумма удобрений за 3 -ю ротацию севооборота, ц д.в.
Рис. 4. Взаимосвязь окупаемости удобрений за третью ротацию 7-польного севооборота с суммой внесенных удобрений за ротацию
0
9. Рассчитанная окупаемость питательных веществ удобрений прибавкой урожая, кг зерн. ед.
Вариант Окупаемость 1 кг питательных веществ (урассч) Окупаемость 1 кг азота ^рассч)
1.Контроль - - - -
9,3 0,98 28,4 0,99
3N Р К ' 410 410 450 5,9 1,08 19,2 1,02
4.Навоз КРС, 100 т/га 4,3 0,74 15,2 0,52
5.Помет кур (ПК) 25 т/га 9,5 0,21 28,9 0,35
6. ПК 50 т/га 6,3 0,19 17,3 0,36
7. ПК 50 т/га + 2,8 0,92 11,1 0,98
8. ПК 50 т/га + К„5 5,0 0,28 17,0 0,50
♦
12 3 456789 10 Сумма питательных веществ удобрений, цга ,1Н
Примечание: номера точек 4, 7 и 10 соответствуют вариантам применения одних органических удобрений (навоз КРС, помет кур, помет гусей). Рис. 5. Взаимосвязь окупаемости 1 кг д.в. удобрений прибавкой зерна (зерн. ед.) за звено севооборота от суммы питательных веществ в вариантах минеральной и органоминеральной систем удобрения
низкая окупаемость органических удобрений в сравнении с полным минеральным и его сочетанием с органическими удобрениями связана с более медленным высвобождением из них минерального азота, с передвижением накопленного с осени нитратного азота талыми водами в более глубокие слои почвы и меньшим участием его в формировании структурных элементов, обеспечивающих высокий урожай возделываемых культур. Вносимые же весной азотные удобрения обеспечивают более высокие запасы нитратного азота в слое почвы 0-40 см в ранний период вегетации, повышение степени кущения зерновых культур, формирование большего числа цветков в колосе. Передвинувшиеся вглубь нитраты органических удобрений способствуют улучшению питания растений азотом в более поздние фазы их роста и
развития, что ведет преимущественно к повышению сырого белка в зерне.
В опыте, проведенном в 2006-2009 гг. [9], сравнивалась эффективность местных органических удобрений относительно минеральной системы удобрений (табл. 8). Окупаемость 1 кг д.в. минеральных удобрений (6,3-9,1 кг зерн. ед./кг д.в) была в несколько раз выше, чем органических (1,23,2). В органических удобрениях она возрастала с увеличением в них доли азота от суммы элементов питания. В варианте 4 (2 = 1550 кг/га д.в.) доля азота составила 40 %, а окупаемость - 3,2 кг зерн. ед./кг д.в.; в варианте 8 (при 2 = 1420 кг/га д.в.) доля азота равнялась 17 %, а окупаемость - 1,4 кг зер. ед./кг д.в.
Фактическая окупаемость органических удобрений от рассчитанной по вариантам 1-й группы варьировала от 19 до 74 % (табл. 9).
Экологически безопасная доза одноразового внесения азота с органическими удобрениями составила 620 кг/га.
В другом опыте (табл. 10), где дозы азота с органическими удобрениями составляли 200 и 100 кг/га, а соотношение элементов питания в минеральной и органоминеральной системах удобрения варьировало от 1,0 до 1,2, для минеральной и органоминеральной систем удобрения также наблюдалась обратная линейная связь окупаемости единицы д.в. от размеров внесения элементов питания (рис. 5) [10, 11]. Отличалась от этой взаимосвязи в меньшую сторону окупаемость единицы питательных веществ одних органических удобрений. Она составила приблизительно 50 % окупаемости минеральных и органоминеральных систем удобрения (табл. 11).
Выявлено, что органоминеральные системы удобрения наиболее окупаемы при наиболее уз-
10. Влияние систем удобрения на урожайность и продуктивность культур звена севооборота
Вариант Урожайность зерна культур звена севооборота, ц/га Продуктивность звена, ц/га зерн. ед. Средняя прибавка продуктивности, ц/га зерн. ед. Окупаемость 1 кг д.в. прибавкой, кг зерн. ед.
Озимая пшеница ячмень овес фактическая рассчи-тан-ная (по уравнению рис. 5)
1. Контроль 47,0 18,0 35,0 31,0 - - -
2. МрК (М^^) 55,6 25,4 47,5 39,7 8,7 7,2 6,5
3. 2МРК (М^^О 53,8 27,4 51,7 40,9 9,9 4,1 3,9
4. Навоз КРС (^143^6) 51,0 23,3 39,1 35,2 4,2 2,6 5,6
5. Н КРС + МРК (сумма ^0^63^66) 53,3 28,5 47,6 40,0 9,0 3,2 3,0
6. / Н КРС + МРК (сумма N Р К ) 220 192 193' 53,3 27,2 44,2 38,6 7,6 3,8 4,8
7.П°мет кур ^п^п^ 51,5 22,7 39,6 35,3 4,3 2,0 4,4
8. П кур + МК (сумма N Р К ) 320 310 270' 53,0 28,2 46,7 39,5 8,5 2,8 2,6
9. / П кур + МРК (сумма N Р К ) 220 275 195' 54,3 28,5 46,0 39,9 8,9 3,9 4,2
10. Помет гусей (М2ППР3ППК2П5) 55,2 20,8 39,6 35,9 4,9 2,1 4,0
11. П гусей + МК (сумма 1^32ПР3ППК325) 52,7 25,1 49,3 39,1 8,1 2,6 2,3
НСР05 3,7 2,2 4,0 3,0
ком соотношении азота органических и минеральных удобрений, о чем свидетельствует сравнение по окупаемости вариантов 5 и 6 и вариантов 8 и 9 (табл. 10).
Таким образом, на серых лесных почвах Верхневолжья доказана определяющая роль азотных удобрений в повышении продуктивности 8-поль-ных зерно-травяно-пропашных и 7-польных зер-нотравяных севооборотов. Она обусловлена быстрой трансформацией вносимых азотных минеральных удобрений и резким увеличением запасов азота, находящихся в жидкой фазе, преимущественно нитратного азота. При органических системах удобрения запасы нитратного азота в 2,5-3,0 раза, а суммы нитратного и аммонийного азота в жидкой фазе в 1,3-2,8 раз более низкие по сравнению с минеральной или органоминеральной системой. Между средней продуктивностью севооборота и запасами ни-
тратного азота, запасами нитратного и аммонийного азота в жидкой фазе почвы в ранние периоды вегетации культур установлена тесная степенная взаимосвязь. Высокие запасы этих форм азота в начале вегетации обеспечивают формирование высокопродуктивного стеблестоя. Окупаемость единицы питательных веществ минеральной и органоминеральной систем удобрения с ростом доз вносимых элементов питания снижается по единой линейной или степенной зависимости. Отклоняется от нее в меньшую сторону окупаемость питательных веществ органических удобрений или сочетания их с фосфорно-калийными. Окупаемость питательных веществ одних органических удобрений снижается с ростом доз их внесения и уменьшением доли в них азота. Она в 1,2-2,0 раза более низкая, чем для минеральных и органоминераль-ных систем удобрения. В органоминеральных
11. Соотношение между рассчитанной и фактической окупаемостью органических удобрений за звено севооборота
Показатель Органические удобрения
навоз крупного рогатого скота помет кур помет гусей
Фактическая окупаемость 1 кг д.в. органических удобрений прибавкой урожая, кг зерн. ед. 2,6 2,0 2,1
Рассчитанная по уравнению рис. 5 окупаемость 1 кг д.в. органических удобрений прибавкой урожая, кг зерн. ед. 5,6 4,4 4,0
Отношение фактической окупаемости к рассчитанной 0,46 0,45 0,52
6. Русакова И.В. Влияние соломы зерновых и зернобобовых культур на содержание углерода, агрохимические свойства и баланс элементов питания в дерново-подзолистой почве // Агрохимический вестник, 2015, № 6. - С. 6-10.
7. Окорков В.В., Фенова О.А., Окоркова Л.А. Эффективность систем удобрения на серых лесных почвах Ополья //Доклады РАСХН, 2014, № 4.- С. 38-40.
8. Окорков В.В., Фенова О.А., Окоркова Л.А. Опыт длительного использования удобрений на серых лесных почвах Владимирского ополья//Агрохимия, 2014, № 10.- С. 53-63.
9. Окорков В.В., Окоркова Л.А., Фенова О.А., Семин И.В. Использование местных органических удобрений на серых лесных почвах Владимирскогоопо-лья// Агрохимия, 2013, № 4. - С. 34-47.
10. Окорков В.В., Семин И.В. Использование местных органических удобрений на серой лесной почве Владимирского Ополья//Плодородие.- 2014, № 6.- С. 37-39.
11. Окорков В.В. Об эффективности местных органических удобрений на почвах Владимирского Опо-лья//Достижения науки и техники АПК,2015, № 11.-С. 65-69.
V.V. Okorkov
NITROGEN NUTRITION AND EFFICIENCY OF FERTILIZERS SYSTEMS ON GREY FOREST SOILS OF THE MIDDLE VOLGA REGION
There was established a leading role of nitrogen fertilizers in the improvement of 8 and 7 field crop rotations efficiency on grey forest soils of Vladimir Opol'ie which was due to a quick nitrogen reserves raise. They were in a liquid phase of the soils during early vegetation periods of the cultivated cultures. Three was established a close exponential connection between the medium crop rotation productivity and the reserves of nitrate and ammonium nitrogen in a liquid phase. There was revealed a higher recoupment of nutritive substances unit in organo-mineral and mineral fertilizers systems compared to that of only mineral. The recoupment mentioned increases in mineral systems only alongside with the decrease of organic fertilizers and the increase of nitrogen content while in organo-mineral - with a close proportion of the content of nitrogen and mineral fertilizers.
Keywords: grey forest soil of the Opol'ie, fertilizers systems, crop rotation, reserves of nitrate and ammonium nitrogen, recoupment of nutritive substances unit.
системах наиболее высокая окупаемость питательных веществ установлена при более узком соотношении азота органических и азота минеральных удобрений.
Литература
1. Окорков В.В. Удобрения и плодородие серых лесных почв Владимирско-гоополья. - Владимир ВООО ВОИ, 2006. - 356 с.
2. Прасолова А.А. Влияние азота удобрения на газовый режим различных горизонтов почв. Автореф. дис. канд. биологических наук.- М., 2015. - 20 с.
3. Ненайденко Г.Н., Гусев В.В. Удобрения и другие факторы развития АПК Владимирской области - Иваново, 2012. - 392 с.
4. Окорков В.В. Влияние запасов минеральных форм азота в серых лесных почвах Ополья на продуктивность севооборотов//Агрохимия, 2016, № 1. - С. 1726.
5. Лукин С.М. Агроэкологическое обоснование систем применения удобрений в севообороте на дерново-подзолистых супесчаных и песчаных почвах. Автореф. дис. доктора биологических наук. - М., 2009. - 49 с.
№ 1(75) 2016
Владимгрскш ЗешеШецТз
