CC BY
23
АГРОХИМИЧЕСКАЯ СЛУЖБА
УДК 631.8:631.58:631.452(571.17) DOI: 10.24411/1029-2551-2020-10075
БАЛАНС ОСНОВНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ ПИТАНИЯ В ЗЕМЛЕДЕЛИИ КУЗБАССА
О.И. Степанова, д.с.-х.н., В.И. Просянников, к.с.-х.н., Т.П. Клевлина, к.с.-х.н.
Центр агрохимической службы «Кемеровский», e-mail: agrohim_42@mail.ru
Представлен анализ динамики баланса основных элементов питания и пути его улучшения в земледелии Кузбасса. Начиная с 1966 г., средняя доза внесения минеральных удобрений в регионе возросла с 11,4 до 61 кг/га к 1990 г. В силу экономических условий объемы внесения минеральных удобрений в 1990-е годы резко снизились до 6,3-9,3 кг/га, то же произошло и с поступлением органических удобрений. При анализе хозяйственного баланса установлено, что к 2016-2019 гг. баланс дефицитный: по азоту -15,2 кг/га, по фосфору - 6,3, по калию - 13,7 кг/га. Для оптимизации питания сельскохозяйственных культур, увеличения урожайности и его качества необходимо сбалансированное применение удобрений, а также известкование кислых почв для повышения эффективности удобрений.
Ключевые слова: азот, фосфор, калий, хозяйственный вынос, нормативный вынос, баланс, минеральные удобрения, органические удобрения, сидеральный пар, известкование кислых почв, микро- и биоудобрения, Кемеровская область.
BALANCE OF MAIN NUTRIENTS IN AGRICULTURE OF THE KUZBASS
Dr.Sci. O.I. Stepanova, Ph.D. V.I. Prosyannikov, Ph.D. T.P. Klevlina
State Centre of Agrochemical Service «Kemerovskiy», e-mail: agrohim_42@mail.ru
The analysis of the balance dynamics of main nutrition elements and ways to improve it in Kuzbass agriculture are presented. Since 1966 the average dose offertilizer application in the region had increased from 11.4 kg/ha to 61 kg/ha by 1990. Due to the economic conditions, the volume of fertilizers dropped sharply to 6.3-9.3 kg/ha in the last decade. The application of organic fertilizers had decreased significantly. The economic balance analysis revealed, that by the 2016-2019 period the deficient balance was: in nitrogen - 15.2 kg/ha, in phosphorus - 6.3, in potassium - 13.7 kg/ha. For the crops nutrition optimization, the growth of yield and its quality, balanced use of fertilizers is necessary, as well as liming of the acidic soils for increasing efficiency offertilizers.
Keywords: nitrogen, phosphorus, potassium, agricultural takeaway, regulatory takeaway, balance, mineralfer-tilizers, organic fertilizers, green manure, liming of acid soils, micro- and biofertilizers, the Kemerovo region.
В земледелии многих регионов России отмечается резко дефицитный баланс всех биогенных элементов [1-6]. Дефицит баланса элементов питания в почвах пашни ведет к уменьшению объема производимой продукции и снижению ее качества. В этой связи экологически обусловленная задача компенсации дефицита биогенных элементов [7]. Относительно высокие урожаи зерновых в последние годы при благоприятных погодных условиях следует объяснить использованием растениями почвенных запасов, сформированных в годы интенсивного развития химизации 1970-1990 годов [6, 7].
В пахотных почвах в разной степени проявляются деградационные процессы (дегумификация, подкисление, снижение содержания элементов питания, загрязнение тяжелыми металлами). Снижение содержания гумуса и элементов питания, под-кисление во времени и пространстве связаны с эро-
зией, отчуждением значительной части органического вещества с урожаем культур и недостаточным поступлением органических и минеральных удобрений [2, 6]. Применение удобрений играет важную роль не только в увеличении урожая, но и в повышении качества растениеводческой продукции. При использовании удобрений в зерне повышается содержание сырого протеина с 14,1 до 15,8%, клейковины с 23 до 34% [8].
Баланс основных элементов питания в почвах служит критерием обоснованности системы удобрения в севообороте. Он позволяет дать прогноз нуждаемости в дополнительном внесении недостающих элементов путем внесения удобрений. В своих научных трудах Д.Н. Прянишников писал, что, используя опыт Западной Европы для роста урожаев, необходимо возвращать азот и калий на 75-80%, фосфор на 100%, или даже на 110% [9].
Цель работы - анализ динамики баланса основных элементов питания и пути его улучшения в земледелии Кузбасса.
Условия, материалы и методы. Кузбасс расположен на юго-востоке Западной Сибири. Горные системы меридиональной направленности, занимающие 69% площади, и малые формы рельефа способствуют формированию азонального климата и сложному чередованию степных, лесостепных и таежных ландшафтов [10]. Количество осадков составляет 300-500 мм, сумма температур выше +10°С - 16001800. Сельское хозяйство ведется в двух равнинных ландшафтах: Кузнецкая котловина и северо-восточная часть Кемеровской области.
Структура почвенного покрова характеризуется разным сочетанием черноземов и серых лесных почв, при этом черноземные почвы занимают около 68%. Пахотные почвы сильногумусированные с высоким содержанием Са и Mg. Количество гумуса в почвах колеблется в широких пределах - от 6,0 до 14%. Минералогический и средне- и тяжелосуглинистый гранулометрический состав почв с содержанием физической глины 48-55%, в т.ч. ила 17-20% в серых лесных почвах и 20-30% в черноземных почвах определяют высокую емкостью поглощения.
В балансе учитывают приходную и расходную части. В приходную часть хозяйственного баланса включено все количество поступивших питательных веществ (кг/га) за счет применения минеральных и органических удобрений, с семенами, сим-биотической азотфиксацией бобовыми культурами и несимбиотической азотфиксацией свободноживу-щими микроорганизмами, а также с атмосферными осадками. Расходную часть определяют выносом питательных веществ сельскохозяйственными культурами [6], потерями за счет эрозии и выноса сорняками, а также потерей азота за счет денитрификации.
Расчеты выполнены по статистическим данным 1968-2019 гг. при расчете баланса основных элементов питания и гумуса использованы ОСТ 10 136-96 и методические указания [11-13]. При расчетах использовали информацию о площади пашни, пло-
щади сева, применении удобрений, а также урожайности сельскохозяйственных культур из отчетных форм 9 СХ и 29 СХ.
Результаты и обсуждение. Средняя доза внесения минеральных удобрений в регионе возросла с 11,4 кг/га в 1966 г. до 61 кг/га к 1990 г. В силу экономических условий в регионе объемы внесения удобрений резко снизились и к началу XXI в. составили 6,7-9,3 кг/га, а в 2019 г. - 18,07 кг/га. Объемы внесения органических удобрений по сравнению с 1966 г. снизились в 7 раз, поступление питательных веществ составило 3,79 кг/га, кроме того с соломой около 30 кг/га (рис. 1).
Анализ хозяйственного баланса элементов питания за 1964-2019 гг. позволил установить, что активная химизация земледелия с 1964 г. способствовала положительному балансу азота и фосфора до 1990 г. (рис. 2). Далее по годам баланс элементов складывался дефицитный: за 2016-2019 гг. по азоту 15,2 кг/га и по фосфору 6,3 кг/га.
Вынос основных питательных элементов из почвы с урожаем превысил их поступление с удобрениями в 1,9 раза. Меньший отрицательный баланс возможен за счет низкой урожайности или большего внесения удобрений, больший - за счет высокой урожайности и меньшего внесения удобрений.
Баланс калия был отрицательный практически во все годы. Внесение калия с калийными и органическими удобрениями не покрывало выноса с урожаем. Отрицательный баланс калия в последние годы уменьшился и составляет 14-16 кг/га. Уменьшение дефицитности калия и фосфора в земледелии Кузбасса связано с учетом их поступления с соломой. Обеспечение урожая в регионе происходит за счет имеющихся запасов питательных веществ в почве, в том числе калия. Соотношение №Р:К сложилось крайне неблагоприятное (3,8:1:0,6) при нормативном - 2,9:1:1,8.
Баланс макроэлементов при разных системах удобрения был определен по результатам опытов с применением минеральных, органоминеральных и микроудобрений (таблица). Основной вынос элементов - 82-90% приходится на вынос зерном и со-
70
60 50 40 30 20 10 0 4
У ^ А \
✓ ✓ \
✓ \
/ / \ V
г ✓ \
/ / / / # 4* # сС^ о"? „V „Л? -Р т? ,Г1р & „V М М _<сГ -V Л) Ф Ф 1? ч? т?
— — Минеральные, кг/га — * Органические, т/га
Рис. 1. Внесение минеральных (кг) и органических удобрений (т) на 1 га посевной площади
/ ''Г4 \
1* ¿р ж _ ^ 2й> ^ .¿р ^ / ^
\ / ^ ) V 4
Баланс азота — — — Баланс фосфора — Баланс калия
Рис. 2. Баланс основных питательных элементов, кг/га посева
Баланс макроэлементов в почве при разных системах удобрения, кг/га
Вариант N Р К
Контроль -63 -4 -11
ОМУ 1,5 т (16-26-16) -33 46 87
ОМУ 1,5 т (16-26-16) + солома, 6 т/га 16 66 157
Минеральные удобрения (К162Р168К84) -40 -2 -15
^62Р168К84 + солома, 5 т/га 1 8 24
N30 + ММ + МЭ + солома, 2 т/га -80 -6 -5
N4(^45 + ММ + МЭ -59 1 -26
№оР45 + ММ + МЭ + солома, 3 т/га -40 2,7 2,9
Примечание. ОМУ - органоминеральные удобрения; ММ, МЭ - микроудобрения Микромак и Микроэл.
ломой. При внесении ОМУ 1,5 т и соломы баланс по всем элементам положительный.
Для улучшения баланса основных элементов питания в земледелии Кузбасса необходимо: соблюдение технологии обработки парового поля, способствующие накоплению азота в количестве 120 и более кг/га, что соответствует 3,5 ц/га аммиачной селитры; летняя распашка многолетних трав также способствует накоплению азота в достаточном объеме под культуру следующего года; расширение посевов бобовых культур (однолетних и многолетних); максимальное использование органических удобрений, в т.ч. соломы, что позволит внести дополнительно 8,7 тыс. т азота, 3,4 тыс. т фосфора и 11,8 тыс. т калия.
Одним из наиболее действенных приемов снижения дефицита питательных веществ в почве может быть использование сидерального пара. В условиях Кемеровской области на сидерат можно использовать все зеленые растения, но лучше бобовые культуры эспарцет, донник, клевер. При использовании на сидерат донника с зеленым удобрением поступает 140-160 кг/га азота, 28-30 кг/га фосфора, 116120 кг/га калия.
Для оптимизации питания сельскохозяйственных культур необходимо применять удобрения: ми-
неральные, органические, микроудобрения и микробиологические.
Общая потребность в минеральных удобрениях на планируемый урожай под основные культуры, возделываемые в регионе, составляет - 40-45 тыс. т д.в. С учетом внесения навоза, заделки соломы и си-дерата потребность в минеральных удобрениях сокращается. С целью повышения эффективности удобрений на кислых почвах проводить известкование. Окупаемость минеральных удобрений на произвесткованных почвах повышается до 7,8-36,2 кг зерна на кг д.в. [14].
Применение фосфорных удобрений основной путь пополнения его запасов в почве. Известно, что фосфор удобрений сильно закрепляется в почве и коэффициент его использования сельскохозяйственными растениями низкий. Для перевода закрепленных фосфатов в доступную для сельскохозяйственных культур форму и улучшение обеспеченности посевов элементами питания можно применять бактериальные препараты для восстановления микробиологического потенциала почв и устранения дефицита фосфора. Проведены опыты с бактериальными препаратами, которые показывают эффективность их применения на сельскохозяйственных культурах [15-19]. При смешивании микробиологи-
ческих удобрения с семенами исключается использование дополнительной техники.
Использование микроудобрений для обработки семян и посевов зерновых позволяет применять сниженные дозы азотных удобрений (N15-30) и N^30 [20].
Для достижения бездефицитного баланса элементов питания в первую очередь, необходимо использовать органические удобрения, солому, вводить в севообороты сидеральные пары и во вторую очередь, - применять минеральные удобрения.
Таким образом, в балансе биогенных элементов в земледелии Кузбасса имеет место ярко выраженный дефицит азота, фосфора, калия. Ежегодный вынос питательных веществ из почв
пашни вследствие сельскохозяйственной деятельности в 1,9раз превышает их возврат с вносимым объемом минеральных и органических удобрений. В земледелии сложилось неблагоприятное соотношение, связанное с минимальным внесением фосфорных и калийных удобрений. Для улучшения баланса основных элементов питания и оптимизации питания сельскохозяйственных культур в Кузбассе, повышения качества продукции растениеводства необходимо систематическое внесение минеральных и органических удобрений, в том числе солому, сидераты, микробиологические и микроудобрения. Для повышения эффективности удобрений на кислых почвах проводить известкование.
Литература
1. Минеев В.Г. Проблема калия в современном земледелии // Плодородие, 2002, № 1. - С. 15-19.
2. Доклад о состоянии и использовании земель сельскохозяйственного назначения. - М.: ФГНУ «Росинформагро-тех», 2013. - 48 с.
3. Просянников В.И., Просянникова О.И. Агроэкологические условия плодородия пахотных почв на юго -востоке Западной Сибири // Вестник Российской академии естественных наук (Западно-Сибирское отделение), 2015, вып. 17.
- С. 91-99.
4. Чекмарев П.А., Просянникова О.И. и др. Агрохимический мониторинг пахотных почв (на примере Кемеровской области). - Кемерово: Кузбассвузиздат, 2011. - 135 с.
5. Просянникова О.И. Почвенно-агрохимическое районирование и применение удобрений в Кемеровской области / науч. ред. Л.М. Бурлакова. - Кемерово: Кузбассвузиздат, 2007. - 212 с.
6. Степанова О.И., Просянников В.И., Клевлина Т.П. Справочник агрохимик Кемеровской области / под ред. О.И. Степановой. - Кемерово: Изд-во «Практика», 2018. - 232 с.
7. Кирюшин В.И. Экологические основы земледелия. - М.: Колос, 1996. - 366 с.
8. Степанова О.И., Просянников В.И. Динамика плодородия почв в Кемеровской области // Вестник Российской академии естественных наук (Западно-Сибирское отделение), 2018, вып. 21. - С. 116-166.
9. Прянишников Д.Н. Избранные труды. - М.: Наука, 1976. - 591 с.
10. Трофимов С.С. Экология почв и почвенные ресурсы Кемеровской области. - Новосибирск: Наука, Сибирское отделение, 1975. - 299 с.
11. ОСТ 10 136-96 Стандарт отрасли. Проект на применение удобрений. Общие требования к разработке и построению. - М.: Минсельхоз России, 1996. - 52 с.
12. Методические указания по расчету баланса органического вещества почвы в Алтайском крае. - Барнаул: Троицкая типография, 1985. - 75 с.
13. Методические указания по определению баланса питательных веществ азота, фосфора, калия, гумуса, кальция.
- М.: Изд-во ЦИНАО, 2000. - 40 с.
14. Степанова О.И., Просянников В.И. Кислотность пахотных почв и эффективность известкования в Кемеровской области // Агрохимический вестник, 2019, № 3. - С. 37-41.
15. Павлова Л.М. Куимова Н.Г., Римкевич О.В. Биотехнологический потенциал фосфатмобилизующих бактерий в процессах рекультивации посттехногенных ландшафтов // Вестник ДВО РАН, 2008, № 3. - С. 44-50.
16. Михайловская Н.А., Миканова О., Барашенко Т.Б., Тарасюк Е.Г., Дюсова С.В. Свойства фосфатмобилизующих бактерий и их влияние на урожайность зерновых культур на дерново -подзолистых супесчаных почвах // Почвоведение и агрохимия, 2011, № 2(47). - С. 120-129.
17. Персикова Т.Ф., Цыганов А.Р., Какшинцев А.В. Продуктивность люпина узколистного в условиях Беларуси. -Минск: ИВЦ Минфина, 2006. - 179 с.
18. Сюбаева А. О. Влияние минеральных удобрений и биологического препарата азофобактерин-аф на урожайность и качество товарной продукции овощных культур: дисс. к.б.н. - М., 2016. - 179 с.
19. Сюбаева А.О., Титова В.И. Влияние совместного внесения минеральных удобрений и биоудобрения Азофобак-терин-АФ на урожайность, вкусовые качества и содержание макроэлементов в зеленных культурах // Аграрная наука Евро-Северо-Востока, 2015, № 2(45). - С. 50-55.
20. Царева М.В., Цыганова А.А. Динамика развития яровой пшеницы и люпина и их урожайность в чистых и смешанных посевах в зависимости от уровня азотного питания и биопрепаратов / Материалы Международной научной экологической конференции «Совмещенные посевы полевых культур в севообороте агроландшафта» (Краснодар, 29 -30 марта 2016 г.). / под. ред. И.С. Белюченко. - Краснодар: КубГАУ им. И.Т. Трубилина, 2016. - С. 322-329.
21. Просянников В.И. Микроэлементный состав пахотных почв и эффективность применения микроудобрений в Кемеровской области: науч.-практ. рекомендации. - Кемерово: Кузбассвузиздат, 2014. - 72 с.
