ДЕЙСТВИЕ И ПОСЛЕДЕЙСТВИЕ РАЗНЫХ СИСТЕМ УДОБРЕНИЯ В ДЛИТЕЛЬНОМ ПОЛЕВОМ ОПЫТЕ НА КАЛИЙНЫЙ РЕЖИМ СУГЛИНИСТОЙ ПОЧВЫ Текст научной статьи по специальности «Сельское хозяйство, лесное хозяйство, рыбное хозяйство»

ОБЩИЕ ВОПРОСЫ АГРОХИМИИ

ДЕЙСТВИЕ И ПОСЛЕДЕЙСТВИЕ РАЗНЫХ СИСТЕМ УДОБРЕНИЯ В ДЛИТЕЛЬНОМ ПОЛЕВОМ ОПЫТЕ НА КАЛИЙНЫЙ РЕЖИМ

СУГЛИНИСТОЙ ПОЧВЫ

Л.В. Никитина, к.б.н., ВНИИ агрохимии им. Д.Н. Прянишникова

В длительном полевом опыте изучено действие и последействие разных систем удобрения на калийный режим дерново-подзолистой тяжелосуглинистой почвы. Показано, что трансформация форм почвенного калия определялась системами удобрения сельскохозяйственных культур, дозами калийных удобрений и структурой севооборотов.

Ключевые слова: дерново-подзолистая почва, длительный полевой опыт, калийный режим, севообороты разной интенсивности.

В современных условиях информация, полученная в результате долголетних опытов, представляет большой интерес, так как систематическое определение элементов питания в почве по ротациям севооборота даёт правильную оценку влияния длительного применения удобрений на плодородие почвы.

В годы интенсивной химизации сельского хозяйства прослеживалась устойчивая тенденция к накоплению биогенных элементов в почвах, что способствовало повышению плодородия почв и увеличению урожайности сельскохозяйственных культур [1-3]. Систематическое внесение минеральных, органических удобрений и их совместное применение оказывало положительное влияние на содержание калия в дерново-подзолистых почвах разного гранулометрического состава [4, 5].

За последние десятилетия в практике сельского хозяйства России резко сократилось внесение удобрений, в том числе калийных, и как следствие этого - нарастающее истощение калием пахотных почв, наблюдаемое в разных земледельческих зонах страны [6-9]. В современных условиях низкозатратного земледелия важно не допустить снижения почвенного плодородия в отношении калия. Поэтому изучение его трансформации в почве как под влиянием длительного применения удобрений, так и после прекращения их использования представляется актуальным.

Методика. Для изучения трансформации почвенного калия при длительном применении систем удобрения и их последействия был привлечен длительный полевой опыт (СШ-5), проводимый на дерново-подзолистой тяжелосуглинистой почве Центральной опытной станции ВНИИ агрохимии. Опыт был заложен в 1964-1966 гг. на трех полях для изучения роли органического вещества навоза в повышении плодородия дерново-подзолистых почв и продуктивности сельскохозяйственных культур. Схема опыта описана в работах [10, 11] и предполагала внесение органических и минеральных удобрений в эквивалентных количествах. В течение 28 лет в опыте сравнивали действие органических и минеральных удобрений и их сочетаний в интенсивном зернопропашном севообороте: 1 - картофель ранний, 2 - озимая пшеница, 3 - свекла кормовая, 4 - ячмень яровой (насыщенность пропашными культурами - 50%). По окончании седьмой ротации севооборота в 1992-1994 гг. эксперимент модифицировали: вносить удобрения прекратили, а зернопропашной севооборот заменили менее интенсивным - зерновым: 1 - викоовсяная смесь на зелёную массу, 2 - озимая пшеница, 3 - ячмень, 4 - овёс (насыщенность пропашными культурами - 0%), т.е. началось изучение последействия удобрений в течение 8 лет в новых экспериментальных условиях.

Изучение действия и последействия разных систем удобрения на калийный режим суглинистой почвы проводили в поле №3. В почвенных образцах, отобранных из пахотного горизонта разноудобренных вариантов опыта, определяли показатели калийного режима: обменного калия - по методу Масловой, (1 М СНзСООЫНД легкогидролизуемой фракции необменного - по методу Пчёлкина (2н. НС1) и необменного

фиксированного калия - видоизмененным методом Гедройца (10% - ная HCl при кипячении) в модификации А.В. Петербургского и Ф.В. Янишевского. Калий во всех аналитических исследованиях определяли на пламенном фотометре.

Результаты и их обсуждение. Исследуемая дерново-подзолистая тяжелосуглинистая почва до закладки опыта характеризовалась средним содержанием обменного калия, его варьирование по делянкам опыта составило 11,1-12,8 мг/100 г почвы. При рассмотрении в зернопропашном севообороте динамики изменений содержания обменного калия в семи ротациях опыта (28 лет) установлено [11], что в пахотном горизонте дерново-подзолистой тяжелосуглинистой почвы в варианте без удобрений (контроль) происходило уменьшение обменного калия до определенного уровня, при этом снижение от первоначального его количества в почве достигало 25%. Основные потери наблюдали в первые 8 лет, в последующие годы достигнутый уровень К2Ообм. практически не изменялся, несмотря на продолжающийся вынос его растениями, т.е. в варианте при полном отсутствии применения удобрений устанавливался устойчивый минимальный уровень обменного калия (K2Omin), равный 8,09,0 мг/100 г почвы. Согласно полученным ранее аналогичным данным, установлено, что ориентировочный уровень K2Omin для дерново-подзолистых тяжелосуглинистых почв составляет 7,0-11,0 мг/100 г почвы [12]. Устойчивость в течение длительного времени содержания в почве К2Ообм. при дефицитном балансе калия обеспечивалась дополнительным высвобождением этого элемента из необменных форм, тем самым препятствуя убыли количества обменного калия. Использование калия из необменных форм за 7 ротаций составило 1107 кг/га, или почти 40 кг/га в год [11].

Рассматривая влияние разных систем удобрения на продуктивность зернопропашного севооборота и изменения содержания обменного калия во времени, можно отметить особенности их действия (табл. 1). К концу седьмой ротации зернопропашного севооборота содержание обменного калия, в сравнении с исходными данными, последовательно возрастало с увеличением доз его при применении разных систем удобрения.

При низком уровне внесения удобрений со среднегодовой дозой К75-80 в составе органической и минеральной систем, при уравновешенном балансе в варианте с внесением навоза и уровнем продуктивности 28 ц з.ед/га и дефицитном балансе в варианте NPK с продуктивностью - 37 ц з.ед/га, содержание обменного калия практически сохранялось на исходном уровне.

Совместное внесение органических и минеральных удобрений способствовало накоплению обменного калия, в зависимости от доз внесения калийных удобрений. Органоминеральная система удобрения навоз + NPK обеспечивала продуктивность севооборота 45,2 ц з.ед/га. При этой системе удобрения (среднегодовая доза калия 155 кг/га) наблюдалось увеличение количества К2Ообм, которое превышало исходное содержание в 1,8 раза, а обеспеченность исследуемой почвы калием достигла повышенного уровня (20,0 мг/100 г почвы).

Увеличение насыщенности севооборота удобрениями в вариантах навоз + 2NPK и навоз + 3NPK сопровождалось дальнейшим ростом продуктивности севооборота, которая достигла 55-59 ц з.ед/га. Увеличение обменного калия в этих вариантах относительно его исходного количества было наибольшим - 20,8-21,6 мг/100 г почвы, и обеспеченность почвы повысилась до очень высокого уровня - 33,6-34,2 мг/100 г почвы.

Внесение азота, фосфора и калия с минеральной системой удобрения (3№К - 4№К) на уровне удобренности навоз + 2№К и навоз + 3№К обеспечивали продуктивность 52-58 ц з.ед/га. С внесением калия при минеральной системе удобрения в количествах, эквивалентных его внесению в вариантах навоз + 2№К и навоз + 3№К накопление К2Ообм относительно его исходного содержания было значительно меньше (12,4-13,7 мг/100 г почвы), и обеспеченность почвы этих вариантов характеризовалась повышенным (23,8 мг) и высоким (25,4 мг) содержанием.

С повышением доз калийных удобрений в составе систем удобрения и интенсивности баланса калия возрастали темпы накопления К2Ообм. в почве (см. табл. 1), причем органоминеральная и минеральная системы по-разному влияли на этот процесс.

В вариантах с внесением органоминеральной системы удобрения (навоз + 2№К и навоз + 3№К) в среднем за год

величина накопления К2Ообм., несмотря на разные дозы внесения калия, была практически одинаковой и составила 0,74-0,77 мг/100 г почвы, или 22-23 кг/га.

При минеральной системе (3№К и 4№К) с внесением калия в количествах, эквивалентных его внесению в вариантах навоз + 2№К и навоз + 3№К, темпы накопления этой формы калия в среднем за год составили 0,44-0,50 мг/100 г почвы, или 13-15 кг/га.

Следовательно, при внесении калия в повышенных дозах при органоминеральной (навоз + 2№К и навоз + 3№К) и минеральной (3№К и 4№К) системах удобрения с близким уровнем продуктивности (52,0-59,0 ц з. ед/га) действие длительного применения только минеральных удобрений на накопление обменного калия в почве было значительно слабее, чем систем удобрения с использованием навоза, т.е. органоминеральная система в большей степени способствовала накоплению обменной формы.

1. Влияние систем удобрения на продуктивность зернопропашного севооборота и изменение содержания обменного калия в почве

Вариант опыта Среднегодовые дозы удобрений, кг д.в./га Продуктивность севооборота, ц з.ед/га в год Интенсивность баланса калия (ИБ), % Содержание обменного калия, мг/100 г почвы

N Р2О5 К2О исходное конечное баланс за 28 лет, ±

Без удобрений (контроль) - - - 20,5 - 12,0 8,6 - 3,4

Навоз 63 31 75 28,0 102 12,5 12,6 + 0,1

Навоз +№К 118 64 155 45,2 120 11,4 20,0 + 8,6/0,31*

Навоз +2ЫРК 173 97 235 55,0 128 12,8 33,6 + 20,8/0,74

Навоз +3ЫРК 228 130 315 59,1 144 12,6 34,2 + 21,6/0,77

№К 55 33 80 37,0 87 11,1 12,4 + 1,3/0,05

2№К 110 66 160 46,4 118 11,9 16,2 + 4,3/0,15

3№К 165 99 240 51,5 133 11,4 23,8 + 12,4/0,44

4№К 220 132 320 57,5 153 11,7 25,4 + 13,7/0,50

НСР05 3,2 1,7

*Под чертой - накопление К2Ооем. в год.

После завершения 7-ой ротации севооборота сравнивали влияние органической, минеральной и органо-минеральной систем удобрения на трансформацию форм почвенного калия. При низком уровне внесения калия (К75_80) в вариантах навоз и №К с уравновешенным и дефицитным балансом и уровнем продуктивности, соответственно, 28 и 37 ц з.ед/га проявлялись, прежде всего, сохранение содержания обменного калия на уровне исходной обеспеченности и поддержание количества необменного легкогидролизуемого калия на уровне контроля. Это обеспечивалось за счет мобилизации под влиянием удобрений и растений менее доступной необменной формы, определяемой по методу Гедройца. В условиях постоянного некомпенсируемого выноса этого элемента с урожаем сельскохозяйственных культур снижение труднодоступного калия составило в варианте навоз - 13,0 мг/100 г почвы, или 7,6%, в варианте №К - 23,0 мг/100 г, или 14,0% (табл. 2).

2. Влияние систем удобрения на калийный режим дерново_подзолистой тяжелосуглинистой почвы_

Вариант опыта Среднего Исходи Содержание форм калия после

довая ое 7-ой ротации (через 28 лет)

доза содерж К2Ообм. К2°легкогидро К2Онеобм.

калия, ание (по л.-необм. (ПО (по

К2О, кг/га К2Ообм., Маслово Пчелкину) Гедройцу

мг/ й) )

100г мг/100 г почвы

почвы

Без удобрений - 12,0 8,6 41 170

(контроль)

Навоз 75 12,5 12,6 43 157

Навоз + №К 155 11,4 20,0 50 166

Навоз + 2№К 235 12,8 33,6 55 197

Навоз + 3№К 315 12,6 34,2 62 214

№К 80 11,1 12,4 41 147

2№К 160 11,9 16,2 44 147

3№К 240 11,4 23,8 52 158

4№К 320 11,7 25,4 54 155

Существенное накопление легкогидролизуемого необменного калия по сравнению с содержанием этой формы в почве контрольного варианта происходило только при внесении высоких доз калия (К240-320 кг/га в год) с минеральной системой удобрения, но при этом отсутствовало более прочное его закрепление в необменной форме, определяемой при использовании более жёсткого экстрагента (10%-ная НС1 при кипячении). Объяснение этому дается в работах [13-15]. Авторами установлено, что в зернопропашном севообороте под действием длительного внесения больших доз физиологически кислых минеральных удобрений и интенсивной механической обработки почвы происходят постепенное дезагрегирование пахотного слоя, разрушение глинистого материала и вынос с тонкодисперсными фракциями минералов, способных более прочно фиксировать калий, за пределы пахотного горизонта.

Совместное внесение органических и минеральных удобрений, особенно при повышенных дозах последних (среднегодовая доза К235_315 кг/га), существенно повышало не только содержание К2Ообм., но и количество необменного как легкогидролизуемого, так и определяемого по методу Гедройца калия.

В условиях последействия удобрений при смене интенсивного севооборота на менее интенсивный, при низком уровне продуктивности зернового севооборота (14,4 ц з.ед/га за две ротации последействия) и длительном (8 лет) некомпенсируемом выносе элемента урожаем, содержание обменного калия в почве контрольного варианта достигло исходного уровня за счёт мобилизации элемента из необменных форм (табл. 3).

Изучение последействия разных систем удобрения на калийные показатели исследуемой почвы показало, что в зерновом севообороте с меньшим уровнем продуктивности практически во всех вариантах опыта произошло некоторое снижение содержания К2Ообм. относительно уровня, созданного длительным применением удобрений. В вариантах последействия органоминеральных систем

удобрения (навоз + 2№К, навоз + 3№К), где в результате внесения в предшествующие годы высоких доз калия (К235-315 кг/га) был создан очень высокий (33,6-34,2 мг/100 г почвы), согласно градациям метода Масловой, уровень обеспеченности, уменьшение обменной формы было значительным. В среднем за год снижение обменной формы составило 0,60-0,91 мг/100 г почвы, или 18,0- 27,3 кг/га, и за 8 лет последействия обеспеченность почвы обменным калием в этих вариантах изменилась на одну градацию - с очень высокого уровня до высокого.

В вариантах с последействием минеральных систем удобрения (ЫРК - 4№К) темпы снижения количества обменного калия были несколько ниже, и обеспеченность почвы сохранялась в основном на уровне, созданном длительным внесением удобрений (см. табл. 3).

3. Продуктивность зернового севооборота и содержание форм почвенного калия в условиях последействия удобрений

Вариант Продуктивность Формы калия, К2О, мг/100 г почвы

опыта зернового севооборота, ц з.ед/га

1-ая ротация 2-ая ротация К2Ообм. (по Масловой) К2Олегкогидрол.-необм. (ПО Пчелкину) К2Онеобм. (по Гедройцу)

Без 8,4 6,0 11,4/+0,35* 36 150

удобрений

Навоз 10,2 6,2 13,7/+0,14 35 160

Навоз + 11,4 7,9 19,1/-0,11 39 165

№К

Навоз + 13,6 9,2 26,3/-0,91 47 181

2№К

Навоз + 14,5 9,9 29,4/-0,60 44 210

3№К

№К 7,1 6,8 12,1/-0,04 34 155

2№К 9,2 7,1 16,8/+0,08 39 160

3№К 11,2 8,3 21,1/-0,34 39 158

4№К 10,6 8,8 24,1/-0,16 40 158

НСР05 2,1 1,5

*Под чертой величина снижения (накопления) К2Ообм. в год.

Через 8 лет после прекращения внесения удобрений в опыте наблюдается уменьшение количества наиболее подвижной фракции необменного калия, определяемой по методу Пчелкина. Наибольшие изменения в содержании этой формы произошли в вариантах последействия высоких доз калийных удобрений при минеральной (3№К - 4№К) и органоминеральной (навоз + 3№К) системах удобрения. За две ротации последействия снижение содержания необменного легкогидролизуемого калия относительно уровня, который был сформирован в результате длительного применения удобрений, составило 13,0-18,0 мг/100 г почвы. При этом содержание труднодоступного необменного калия, определяемого при использовании более жёсткого экстрагента (10%-ная НИ при кипячении), во всех удобренных ранее вариантах, практически остается без изменений. Полученные результаты позволяют предположить возможное выщелачивание наиболее подвижного калия (обменного и необменного легкогидролизуемого) за пределы пахотного горизонта. В связи с этим, можно отметить исследования Липкиной [16], которые показали, что в старопахотных, интенсивно удобрявшихся калием дерново-подзолистых суглинистых почвах, при низких уровнях урожаев, происходило передвижение части почвенного калия вниз по профилю: в первые 5 лет миграционные потери наблюдались в метровом слое почвы, а в последующие 15 лет - в полутораметровом слое.

Заключение. Изучение в течение длительного периода действия разных систем удобрения и их последействия на показатели калийного режима тяжелосуглинистой дерново-подзолистой почвы в севооборотах контрастной интенсивности показало, что трансформация форм почвенного калия определялась системами удобрения

сельскохозяйственных культур, дозами калийных удобрений и структурой севооборотов.

Литература

1. Любарская Л.С. Влияние длительного применения органических и минеральных удобрений на урожай культур и свойства почвы //Влияние длительного применения удобрений на плодородие почв и продуктивность севооборотов. - М., 1974. - С.139-156. 2. Панников

B.Д., Минеев В.Г. Почва, климат, удобрение и урожай. - М.:Колос, 1977. - 413с. 3. Бабарина Э.А., Жукова Л.М., Шевцова Л.К. Плодородие почв при систематическом применении удобрений // Основные условия эффективного применения удобрений. - М.: Колос, 1983. - С. 206-224. 4. Литвак Ш.И., Бабарина Э.А., Никитина Л.В. Баланс фосфора и калия в дерново-подзолистых почвах//Химизация сельского хозяйства. - 1991. - №10. - С. 18-21. 5. Никитина Л.В. Оценка калийного режима разных типов почв и эффективность калийных удобрений в длительных опытах: Автореф. ..канд. биол. наук, М., - 1994. - 22с. 6. Гамзиков Г.П. Обеспеченность почв калием и эффективность калийных удобрений в земледелии Сибири // «Эколого-агрохимическая оценка состояния калийного режима почв и эффективность калийных удобрений». Мат-лы науч.-практ. конф. - М.: ЦИНАО, 2002. - С. 85- 94. 7. Конончук В.В., Никитина Л.В. Влияние систематического применения удобрений на баланс калия и некоторые показатели калийного режима светло-каштановой почвы при орошении // Агрохимия. - 2002. - №6. - С.53-58. 8. Багринцева В.Н. Эколого-агрохимическая оценка калийсодержащих удобрений в системе почва-растение в Восточном Предкавказье // «Экологические функции агрохимии в современном земледелии». Мат-лы Всеросс. совещ. Географической сети опытов с удобрениями. - М., 2008. - С. 35-40. 9. Лукин С.М. Калийное состояние дерново-подзолистой супесчаной почвы и баланс калия при длительном применении удобрений //Агрохимия. - 2012. - .№12.

- С.5-14. 10. Ефремов В.Ф. Действие и последействие систем удобрения в зерновом севообороте // Плодородие. - 2004. - №4 (19). -

C. 10-11. 11.Никитина Л.В. Влияние длительного применения удобрений в зернопропашном севообороте на калийный режим дерново-подзолистой тяжелосуглинистой почвы//Агрохимия. - 2012.

- №12. - С.15-23. 12. Никитина Л.В. Динамика обменного калия и его минимальные уровни в агроценозах на дерново-подзолистых почвах //Агрохимия. - 2007. - №2. - С. 14-18. 13. Хлыстовский А.Д. Плодородие почвы при длительном применении удобрений и извести

- М.: НАУКА, 1992. - 190 с. 14. Байбеков Р.Ф. Агроэкологическое состояние почв при длительном применении удобрений. -М.:ЦИНАО, 2003. - 185 с. 15. Чижикова Н.П. Изменение минералогического состава и их подвижности в дерново-подзолистых почвах под влиянием вносимых удобрений// «Минералогический состав и микростроение почв в решении вопросов их генезиса и плодородия». - М., 1990. - С.16-29. 16. Липкина Г.С. Содержание подвижных соединений калия в интенсивно удобряемых дерново-подзолистых суглинистых почвах //Почвоведение. - 1986. - №12. - С. 69-75.

EFFECT AND AFTEREFFECT OF DIFFERENT FERTILIZING SYSTEMS IN A LONG-TERM FIELD EXPERIMENT ON THE POTASSIUM STATUS IN CLAY LOAMY SODDY-PODZOLIC SOIL

L. V. Nikitina, Pryanishnikov Ail-Russian Scientific Research Institute of Agrochemistry, Russian Academy of Agricultural

Sciences,

ui Pryanishnikova 31a, Moscow, 127550 Russia, [email protected]

The effect and aftereffect of different fertilizing systems on the potassium status of clay loamy study-podzolic soil have been studied in a long-term field experiment. It has been shown that the transformation of potassium forms in the soil is determined by the fertilizing systems, the application rates ofpotassium fertilizers, and the structure of crop rotations. Keywords: soddy-podzolic soils, long-term field experiment, potassium status, crop rotations of different intensities.