Действие и последействие систем удобрения с использованием навоза Текст научной статьи по специальности «Сельское хозяйство, лесное хозяйство, рыбное хозяйство»

ОБЩИЕ ВОПРОСЫ АГРОХИМИИ

В полевых опытахустановлена высокая эффективность органо-минеральных систем удобрения с исполь -зованием навоза, обеспечивающих воспроизводство гумуса в почвах, улучшение фосфатного и калийного режимов, повышение продуктивности сельскохозяйственных культур и севооборота в целом. Органические системы удобрения при оптимизации доз положитель -но воздействуют на плодородие почв, но уступают ор-гано-минеральным системам по урожайности возделываемых культур и мало отличаются от них по качеству растительной продукции. Последействие систем в аг-роценозах проявляется в течение первых двух лет при выращцивании зерновых культур и более 10 лет — многолетних трав.

Ключевые слова: системы удобрения, плодородие почв, продуктивность культур и севооборотов, качество продукции.

Развитие агропромышленного комплекса в значительной мере определяется уровнем химизации, применением научно обоснованных систем удобрения с учетом биологических особенностей сельскохозяйственных культур и почвенно-климатических условий. Как показывает многолетний научный и практический опыт, важную положительную роль в системах удобрения играют навоз и другие органические удобрения, которые оказывают как прямое, так и пролонгированное влияние на агроценозы, стабилизируют их продуктивность, сохраняют почвенное плодородие, повышают протекторные свойства почв [2, 3].

В последние годы в ряде развитых стран органические удобрения занимают особое место в производстве экологически безопасной растительной продукции в агротехнологиях с максимальным применением различных источников органического вещества вплоть до полного отказа от минеральных удобрений [4]. Считается, что органическое земледелие (синонимы — «биологическое» или «экологическое»), хотя и отличается от традиционного более низкой продуктивностью, но способно поставлять чистые, т.е. биологически полноценные продукты. Несмотря на то, что производимая при этом продукция на 10-30% дороже традиционной, она может находить спрос у определенной, наиболее обеспеченной части населения. Однако эти вопросы до настоящего времени в России недостаточно отработаны. В то же время в научно-исследовательских учреждениях РФ имеются результаты многолетних полевых опытов, отражающие закономерности действия и последействия важнейших систем удобрения, включая органические системы, и позволяющие установить возможность производства нормативно чистой продукции.

Научный и практический интерес представляют, в частности исследования, выполненные в условиях Мо-

сковской области ВНИИ агрохимии им. Д.Н. Прянишникова в полевом стационарном опыте, заложенном в 1972 г. лабораторией агрохимии органических удобрений на Центральной опытной станции. Исследования вели на дерново-подзолистой тяжелосуглинистой почве в кормовом севообороте (кукуруза на силос — 2 года, однолетние травы, многолетние травы — 2 года). Ежегодно в течение 15 лет применяли разные системы удобрения, после чего в течение 3 лет испытывали их последействие при выращивании зерновых культур. Органическим удобрением служил полужидкий навоз крупного рогатого скота, содержащий при влажности 89% в среднем в 1 т 9 кг ЫРК. Все испытываемые системы удобрения — органическая, минеральная и орга-но-минеральная — выравнивали по основным питательным веществам и содержали по 230 кг N 102 кг Р2О5, 296 кг К2О. Данные по изменению урожайности сельскохозяйственных культур и агрохимических свойств почвы в зависимости от вносимых удобрений приведены на рисунках 1, 2 и в таблицах 1-3.

При сравнительном изучении действия всех систем удобрения на продуктивность кормовых культур установлено, что более эффективными оказались минеральная и органо-минеральная системы. В среднем за 3 ротации кормового севооборота применение этих систем позволяло получать с каждого гектара по 8,22 т кормовых единиц в год, в то время как по органической системе урожайность — не более 7,08 т к.е./га при 4,18 т к.е./га в контроле без внесения удобрений.

Следовательно, ежегодное применение органической системы, т.е. одного навоза, повышало сбор кормовых единиц с 1 га в 1,7 раза, а минеральной и орга-но-минеральной — в 2 раза. Причем, при использовании двух последних систем получена и более высокая окупаемость урожаем 1 кг NPK удобрений — 6,3 кг к.е. против 4,5 кг к.е. по органической системе.

Качество урожая под влиянием прямого действия исследуемых систем изменялось неоднозначно. Так, в многолетних травах содержание сырого протеина было более низким по органической системе и близким к оптимальному — по минеральной и органо-минеральной системам. Подобная закономерность отмечена и в обеспеченности травяных кормов магнием. В то же время органическое вещество навоза в вариантах органической и органо-минеральной систем позволяло получать корма с более низким содержанием нитратов, а применение одних минеральных удобрений, наоборот, приводило к повышенному накоплению этих соединений в травах — до 0,15% N-N03, что в 3 раза превышало предельно допустимый уровень, установленный в России.

без органическая минеральная органо-удобрений система система минеральная

система

Рис. 1. Продуктивность кормового севооборота при ежегодном внесении удобрений

1. Влияние систем удобрения на химический состав многолетних злаковых трав, % сухого вещества

Показа- Система удобрения

тель без органиче- мине- органо-

удоб- ская ральная минеральная

ре-

ний

Сырой 9,9 11,3 15,1 13,8

протеин

Р 0,30 0,32 0,30 0,31

К 1,89 2,50 2,85 2,76

Са 0,33 0,38 0,42 0,37

Мд 0,16 0,12 0,29 0,21

N-N03* Сл. Сл. 0,15 0,04

влияние и на численность нитрифицирующих бактерий. Причем, эта закономерность наблюдалась при выращивании всех культур кормового севооборота [5].

4.5 4

£ 3.5

I.» 3 -

§ 2.5£ 2 -Я 1.5-

о

£ 1 -0.5 -0

234 Системы удобрений

□ Оз.пшеница дЯчмень дОвес

Рис. 2. Влияние систем удобрений в последействии на урожайность зерновых культур

1 - контроль, 2 - органическая система, 3 - минеральная система, 4 - органо-минеральная система удобрения

2. Влияние навоза и минеральных удобрений на содержание нитратов в почвенном профиле и в грунтовых водах

* Предельно допустимый уровень N-N03 0,05%

В схему данного опыта, наряду с системами удобрения, были также включены варианты с возрастающими дозами полужидкого навоза (от одинарной до пятикратной). Единичная доза навоза по содержанию азота составляла 115 кг/га.

Среди возрастающих доз навоза в среднем за годы исследований лучшие результаты с учетом продуктивности севооборота (7,08 т к.е./га) и окупаемости 1 кг NРК удобрений урожаем (4,5 кг к.е.) получены при внесении двойной дозы навоза — N230. Важно также, что эта доза навоза обеспечивала умеренное накопление нитратов как в почвенном профиле, так и в грунтовых водах. Интенсивнее накапливались нитраты в почве и в грунтовых водах от внесения минеральных удобрений в количестве, эквивалентном двойной дозе навоза (табл. 2). С ростом дозы навоза с двойной до пятикратной содержание нитратов в почвенном профиле хотя и увеличивалось (до глубины 4,5 м), но это увеличение шло меньшими темпами, чем при внесении одних минеральных удобрений.

Применение возрастающих доз бесподстилочного навоза влияло на характер и направленность биологической активности почвы, изменяло соотношение различных групп микроорганизмов (табл. 3).

Численность аммонифицирующих микроорганизмов увеличивалась при внесении двух и трех доз навоза. Активное размножение аммонифицирующих бактерий способствовало увеличению содержания в почве аммонийного азота, количество которого с ростом доз навоза от одной до пяти возросло с 6,7 до 9,4 мг/кг почвы. Навоз, особенно в повышенных дозах, оказывал сильное

Слой Без 2 дозы 5 доз NРК, экв.

почвы, удобре- навоза навоза 2 дозам

см ний навоза

Содержание N03 в почве, кг/га

0-25 7 5 29 6

25-50 2 4 7 5

50-100 3 7 11 31

100-150 3 11 47 82

150-200 3 25 57 81

200-250 4 20 53 88

250-300 4 20 55 107

300-350 5 21 46 120

350-400 6 20 30 94

400-450 8 17 28 70

0-450 45 150 363 684

Содержание N03 в грунтовых водах, мг/л*)

5,9 12,3 15,0 16,9

1 ПДК N03 в воде - 45 мг/л

В вариантах высоких доз навоза возрастало количество грибов и целлюлозоразрушающих микроорганизмов, а также актиномицетов. Повышение численности грибов и актиноми-цетов в микробном сообществе при внесении 4-5-кратных доз навоза могло стать причиной накопления в почве фитоток-сичных веществ и снижения урожайности в этих вариантах.

Изучение влияния систем удобрения на гумусовое состояние почвы (табл. 4) показало, что через 15 лет оно заметно улучшилось от действия органической и органо-минеральной системы.

Мало изменялось содержание гумуса при использовании одних минеральных удобрений и снижалось - в контроле. Органические удобрения при одностороннем внесении (в двойной дозе) оптимизировали реакцию почвенной среды, а минеральные, наоборот, повышали кислотность почвы. По всем системам удобрения в почве отмечено улучшение фосфатного и калийного режимов.

Исходя из приведенных результатов, можно заключить, что наибольшее влияние на повышение плодородия дерново-подзоли-стой тяжелосуглинистой почвы оказывали органическая и органо-минеральная системы удобрения и меньшее -минеральная система.

3. Численность микроорганизмов при внесении возрастающих доз полужидкого навоза, тыс/г сухой почвы

Показатель Контроль 1 доза 2 дозы 3 дозы 4 дозы 5 доз

Аммонифицирующие 29800 214500 855000 397000 196000 134000

Денитрифицирующие 424 662 770 1120 2518 1920

Нитрифицирующие 36 86 91 115 189 164

Целлюлозоразрушающие 15 41 40 47 56 80

Грибы 194 729 739 610 993 1831

Актиномицеты 1471 2165 2053 3451 6054 6156

1

4. Влияние систем удобрения на агрохимические параметры дерново-подзолистой тяжелосуглинистой почвы

Показатель Система удобрения

без удобрений органическая минеральная органо-минеральная

в начале опыта 5,0 4,9 5,3 5,4

рНко! через 15 лет 5,2 5,6 4,4 5,2

в конце опыта 5,0 5,0 4,9 5,0

в начале опыта 1,80 1,68 1,81 1,82

Гумус, % через 15 лет 1,72 2,17 1,90 2,18

в конце опыта 1,35 1,83 1,63 1,99

в начале опыта 144 121 152 144

Р2О5, через 15 лет 102 192 238 221

мг/кг в конце опыта 73 87 111 104

в начале опыта 111 111 112 108

К2О, через 15 лет 91 288 378 324

мг/кг в конце опыта 92 122 121 106

Сформированные ежегодным внесением удобрений уровни плодородия почвы использовали в последействии в звене зерновых культур — озимой пшеницы, ячменя и овса, возделываемых последовательно в течение 3 лет.

При ежегодных умеренных азотных подкормках, которые проводили на посевах общим фоном, наибольшее последействие всех систем удобрения на урожайность было отмечено в течение первых двух лет с постепенным затуханием к третьему году. Характерно, что урожайность культур по последействию систем удобрения отличалась от этого показателя при прямом их действии. Последействие органической системы было слабее ее действия в 2 раза, органо-минеральной — почти в 4 раза и минеральной — в 5 раз.

Другие закономерности воздействия различных систем удобрения (минеральной и органической) на агро-ценозы наблюдали в исследованиях ВНИИОУ (Владимирская область), проведенных на дерново-подзолистой супесчаной почве [1]. В этом случае действие удобрений продолжалось 15 лет, а последействие — более 10 лет. Особенностью эксперимента было многолетнее возделывание кормового злака — костреца безостого — Bro-mopsis inermis (Leys.) Holub. — сорта Моршанский 760.

Полевой опыт был заложен в 1983 г. по схеме, состоящей из контроля, вариантов органической (бесподстилочный навоз в дозе N300) и минеральной (N300PK) систем удобрения. Навоз имел высокую влажность — 94-

6. Влияние прямого действия (1) и последействия (2) орга нической и минеральной систем удобрения на агрохими-_ческие параметры почвы_

Показа- Исход- Контроль Органи- Минера-

тель ное (без удоб- ческая льная

содер- рений)

жание в 1 2 1 2 1 2

почве

рН 4,3 4,5 4,5 5,5 5,5 4,2 4,2

Гумус, % 1,34 1,63 1,64 2,72 2,18 2,03 1,8

Р2О5, 62 82 79 644 360 428 300

мг/кг

К2О, мг/кг 60 56 65 120 74 95 64

Систематическое применение органической и минеральной систем удобрения обусловило улучшение гумусового состояния супесчаной почвы, повышение содер-

97%, содержал (на сырое вещество) 0,08-0,24% общего азота, 0,05-0,16% фосфора, 0.03-0,07% калия. Действие систем удобрения изучали на травостое костреца без перезалужения. Исследование последействия удобрений вели при расщеплении делянки и проведении на ее половине нового посева костреца.

Согласно полученным данным (табл. 5), систематическое применение удобрений обеспечивало в течение 15 лет достаточно высокую продуктивность многолетних трав — свыше 5 т кормовых единиц с 1 га. Причем наиболее эффективной оказалась органическая система с ежегодным внесением навоза, где средняя за исследуемый период продуктивность 1 га составляла 5,67 т к.е. Минеральная система существенно уступала органической. Последействие органической системы было также эффективнее минеральной. Обращает на себя внимание резкое снижение продуктивности трав, несмотря на пересев, после прекращения применения удобрений по обеим системам. Средняя урожайность костреца безостого в последействии снизилась по отношению к действию в варианте органической системы в 2,8 раза, а в варианте минеральной системы — в 2,9 раза. Характерно, что в неблагоприятных, засушливых условиях ряда лет (2002, 2003 и 2007 гг.) последействие удобрений или не проявлялось, или было незначительным. Тем не менее, как показали расчеты, после действие как органической, так и минеральной систем в среднем за годы исследований экономически оправдано.

жания подвижных соединений фосфора и калия. Что касается реакции почвенной среды, то заметное положительное влияние на величину рН оказало внесение навоза. Минеральная система удобрений уступала органической и в этом отношении (табл. 6). В последействии удобрений по исследуемым системам отмечено снижение содержания гумуса, а также подвижных соединений фосфора и калия в пахотном слое почвы.

Таким образом, обобщение результатов многолетних исследований в полевых опытах на дерново-подзолистых почвах различного гранулометрического состава показывает, что при выращивании сельскохозяйственных культур без внесения удобрений наблюдается значительное снижение органического вещества в почвах по сравнению с исходным уровнем и, как следствие, существенный недобор урожая. Систематическое применение сбалансированных по питательным веще-

5. Эффективность прямого действия и последействия органической и минеральной систем удобрений

на урожайность костреца безостого

Система удобрения Действие Последействие

урожайность в среднем за 15 лет, т к.е./га прибавка урожайность в среднем за 12 лет, т к.е./га прибавка

т к.е./га % т к.е./га %

Контроль без удобрений 1,49 - - 1,12 - -

Органическая 5,67 4,18 280,6 2,00 0,88 78,6

Минеральная 5,17 3,68 247,0 1,78 0,66 59,0

НСР05 0,5 0,2

ствам систем удобрения, к которым прежде всего относятся комплексные, органо-минеральные системы, способствует восполнению запасов гумуса в почвах, улучшению их фосфатного и калийного режимов, что сопровождается ростом продуктивности выращиваемых культур и севооборотов в целом. Органические (биологические) системы удобрения в условиях Нечерноземной зоны России уступают органо-минеральным по продуктивности сельскохозяйственных культур и не имеют значимых различий по качеству растительной продукции.

Последействие систем удобрения зависит в основном от вида выращиваемых культур и метеорологических условий вегетационных периодов. В агроценозах зерновых оно проявляется в течение первых двух лет, многолетних трав - более 10 лет.

Литература

1. Еськов А.И., Тарасов С.И., Тамонова Н.А. Результаты многолетних исследований эффективности последействия бесподстилочного навоза // Плодородие. 2010. № 1. С. 10-11.

2. Концепция развития агрохимии и агрохимического обслуживания сельского хозяйства Российской Федерации на период до 2010 года / Под ред. Г.А. Романенко. М.: ВНИИА, 2005. 80 с.

3. Методическое руководство по проектированию применения удобрений в технологиях адаптивно-ландшафтного земледелия / Под ред. А.Л. Иванова и Л.М. Державина. М.: Минсельхоз РФ, РАСХН, 2008. 392 с.

4. Минеев В.Г., Дебрецени Б.Ю., Мазур Г. Биологическое земледелие и минеральные удобрения. М.: Колос, 1993. 415 с.

5. Семина С.А. Агромелиоративное обоснование технологий возделывания кормовых культур. Автореф. дис...докт. с.-х. наук. Пенза, 2007. 40 с.