CC BY
15
УДК 631.455.24:631.8:631.417:633.2/.4(470.13) DOI: 10.24411/1029-2551-2020-10080
ДЕЙСТВИЕ КОМПЛЕКСНОГО ПРИМЕНЕНИЯ УДОБРЕНИЙ НА ПЛОДОРОДИЕ ДЕРНОВО-ПОДЗОЛИСТОЙ ПОЧВЫ, ПРОДУКТИВНОСТЬ И КАЧЕСТВО КОРМОВЫХ КУЛЬТУР В УСЛОВИЯХ ЕВРОПЕЙСКОГО СЕВЕРА
Н.Т. Чеботарев, д.с.-х.н., Н.Н. Шергина, к.б.н., О.В. Броварова, к.х.н., А.Г. Тулинов, к.с.-х.н.
Институт агробиотехнологий им. А.В. Журавского ФИЦКоми НЦ УрО РАН, e-mail: olbrov@mail.ru
Длительные научные исследования на дерново-подзолистой почве показали, что наибольшая урожайность кормовых культур получена при внесении торфонавозного компоста (ТНК) в дозе 80 т/га + N60P30K180. При таком соотношении удобрений средняя урожайность клубней картофеля составила 38,7 т/га, многолетних трав - 6,2 т/га и однолетних трав - 4,9 т/га. Установлено, что содержание сырого протеина в многолетних травах увеличилось до 14,7% (в контроле - 10,4%), сырого жира - до 4,4% (в контроле - 2,5%). Количество крахмала в клубнях картофеля возросло до 16,7%, что на 3,1% выше, чем в контроле и на 2,2% выше, чем при внесении полной дозы NPK. Подобные закономерности отмечены и при возделывании однолетних трав. Органическая и органоминеральная системы удобрений оказывали положительное влияние на содержание гумуса в почве. За 1978-2019 гг. содержание гумуса при использовании двух доз ТНК повысилось на 0,3-1,1%, при совместном применении органических и минеральных удобрений - на 0,5-0,9%. При применении минеральных удобрений содержание гумуса в почве увеличилось на 0,2-0,5%. В вариантах с NPK наблюдалось небольшое подкисление почвы и снижение содержания подвижного калия в связи со значительным его выносом кормовыми культурами.
Ключевые слова: кормовой севооборот, минеральные и органические удобрения, урожайность, крахмал, сырой протеин, картофель, однолетние и многолетние травы, Республика Коми.
EFFECT OF COMPLEX APPLICATION OF FERTILIZERS ON THE FERTILITY OF SODDY-POD-
ZOLIC SOIL, PRODUCTIVITY AND QUALITY OF FORAGE CROPS IN THE EUROPEAN NORTH
Dr.Sci. N.T. Chebotarev, Ph.D. N.N. Shergina, Ph.D. O.V. Brovarova, Ph.D. A.G. Tulinov
Institute of Agrobiotechnology A.V. Zhuravskiy Komi SC of the Ural branch of the RAS, e-mail: olbrov@mail.ru
Long-term scientific research on soddy-podzolic soil has shown that the highest yield offorage crops is obtained by applying of peat-manure compost (PMC) at the rate of 80 t/ha + N60P30K180. With this ratio of fertilizers, the average yield of potato tubers is 38.7 t/ha, perennial grasses - 6.2 t/ha and annual grasses - 4.9 t/ha. It was found that the content of crude protein in perennial grasses increased to 14.7% (in the control - 10.4%), crude fat - to 4.4% (in the control - 2.5%). The amount of starch in the potato tubers increased to 16.7%, which is 3.1% higher than in the version without fertilizers and 2.2% higher than when applying a full dose of NPK. Similar patterns are observed in the cultivation of annual grasses. Organic and organic-mineral fertilizer systems had a positive effect on the humus content in the soil. During the period 1978-2019 the humus content increased by 0.3-1.1 % when using two doses of PMC, and by 0.5-0.9% when using organic and mineral fertilizers together. When using mineral fertilizers, the humus content in the soil increased by 0.2-0.5%. In the variants with NPK, there was a slight acidification of the soil and the content of mobile potassium due to its significant removal by forage crops.
Keywords: feed crop rotation, mineral and organic fertilizers, yield, starch, raw protein, potatoes, annual and perennial grasses, the Republic of Komi.
Сохранение почвенного плодородия в агроэкоси-стемах на основе рационального природопользования, обеспечивающего наибольший выход продукции растениеводства с наименьшими материальными затратами, относиться к числу приоритетных задач [1-4]. В современном земледелии удобрение -важнейшее средство возврата, активного целенаправленного регулирования питания растений, кру-
говорота и баланса биогенных веществ, последовательного повышения плодородия и на этой основе -увеличения продуктивности агроценозов и поддержания экологического равновесия в природе [5-10]. В почвенном покрове Республики Коми преобладают подзолистые и дерново-подзолистые почвы, которые характеризуются очень низким естественным плодородием, поэтому для широкого воспроизводства плодородия и продуктивности необходимо
применять известковые, органические и минеральные удобрения.
Цель исследования - изучить влияние различных систем удобрений на плодородие дерново-подзолистой почвы, продуктивность и качество культур кормового шестипольного севооборота в условиях рискованного земледелия.
Методика. Длительный полевой опыт по использованию различных систем удобрений в кормовом севообороте проводится на землях Института агро-биотехнологий им. А.В. Журавского Республики Коми, начиная с 1978 г.
Агрохимические показатели дерново-подзолистой легкосуглинистой почвы и схема опыта представлены в таблице. Кормовой севооборот имел следующее чередование культур: картофель; викоовся-ная смесь с подсевом многолетних трав; многолетние травы 1 г.п.; многолетние травы 2 г.п.; викоов-сяная смесь; картофель.
Органические удобрения в виде торфонавозного компоста (ТНК) вносили 2 раза за ротацию севооборота под картофель. ТНК имел следующие агрохимические показатели: pHкa 7,2-7,8, сухое вещество 26-30%, зольность 20-24%, содержание общего азота 0,52-0,60%, общего фосфора 0,50-0,56%, общего калия 0,42-0,48%. Для восполнения выноса элементов питания урожаями ежегодные дозы минеральных удобрений составили: под картофель N6oPзoKш; викоовсяную смесь N4oPз2Kll6; многолетние травы (клевер луговой + тимофеевка луговая) N40Pз2Kl08. В опыте также использовали их пониженные дозы (1/2 и 1/3 от полной дозы). Планируемая урожайность зеленой массы викоовсяной смеси 20,0 т/га, многолетних трав - 15,0 т/га и картофеля -15,0 т/га.
Сорта исследуемых культур: картофель Зырянец; овес Горизонт; вика Льговская 22; клевер луговой Трио; тимофеевка луговая Северодвинская.
Влияние длительного применения удобрений на свойства дерново-подзолистой почвы
Вариант Гумус, % рНкс1 Нг 8 Р2О5 К2О
ммоль/100 г почвы мг/кг почвы
1978 г. 2019 г. 1978 г. 2019 г. 1978 г. 2019 г. 1978 г. 2019 г. 1978 г. 2019 г. 1978 г. 2019 г.
Без удобрений (контроль) 2,1 2,6 5,5 5,4 3,1 2,0 9,2 12,2 223 266 146 119
1/3 NPK 2,3 2,8 5,6 5,8 3,7 2,7 9,8 10,2 193 285 148 130
1/2 NPK 2,5 2,9 5,6 5,3 3,4 2,6 10,2 11,1 187 260 152 132
NPK 2,5 2,7 5,4 5,4 3,4 1,9 11,1 13,2 201 234 156 153
ТНК, 40 т/га - Фон 1 2,5 2,8 5,2 5,7 3,7 2,2 11,6 12,1 211 309 148 108
Фон 1 + 1/3 NPK 2,4 2,6 5,3 5,5 3,7 1,7 10,8 12,1 212 332 162 111
Фон 1 + 1/2 NPK 2,4 2,8 5,2 5,8 3,4 2,1 11,5 13,0 246 443 178 125
Фон 1 + NPK 2,1 3,0 4,8 5,9 4,2 2,1 10,6 12,1 184 314 181 106
ТНК, 80 т/га - Фон 2 2,4 3,5 5,3 5,7 3,8 2,0 9,8 12,4 201 342 170 129
Фон 2 + 1/3 NPK 2,0 3,6 5,1 5,7 3,9 1,9 10,3 12,9 180 371 173 105
Фон 2 + 1/2 NPK 2,6 3,1 5,2 5,8 4,4 0,8 11,4 13,3 240 313 185 116
Фон 2 + NPK 2,3 3,2 5,3 6,7 3,6 0,7 10,6 14,6 227 318 190 136
НСР0,5 0,24 0,29 0,47 0,58 0,31 0,22 1,12 1,28 20,4 32,2 15,8 13,4
Повторность опыта четырехкратная, площадь опытной делянки 100 м2. Учет урожайности сплошной, поделяночный.
В работе использовали следующие методы анализов:
- в почве: гумус - ГОСТ 26213-91; общий азот -ГОСТ 26107-84; гидролитическая кислотность -ГОСТ 26212-91; сумма поглощенных оснований -ГОСТ 27821-88; pHкa - ГОСТ 26483-85; подвижный фосфор и обменный калий - ГОСТ 26207-91; валовой анализ биофильных элементов в почве и удобрениях - абсорбционным и рентгено-флюоресцент-ным (VRA-33) методами.
- в растениях: азот общий - фотоколориметрическим методом; сырая клетчатка - по Геннебергу и Штоману; сырая зола - сухим озолением в муфельной печи; фосфор - по Курмису ванадо-молибдат-ным методом; калий - на пламенном фотометре после сухого озоления; кальций - тригонометрически; кормовые единицы, БЭВ, сырой протеин - расчетным методом; нитратный азот - ионоселективным методом; азот и углерод - методом газовой хроматографии.
Результаты. Данные таблицы показывают, что повышение содержания гумуса было наиболее значительным при использовании только ТНК на (0,31,1%) и совместном его применении с удобрениями (на 0,2-0,9%) по сравнению с исходным его количеством. При внесении одних минеральных удобрений (во всех дозах) содержание гумуса в почве повысилось до 2,7-2,9%, что на 0,2-0,5% выше, чем в начале опыта. Это указывает на то, что гумификация органического вещества опережала его минерализацию из-за достаточных объемов поступления в почву органического вещества в виде ТНК и пожнивно-кор-невых остатков многолетних трав.
Рис. Продуктивность и качество культур кормового севооборота при комплексном применении удобрений (ср. за 3 ротации)
Важным положительным результатом исследований стало то, что в варианте без удобрений удалось повысить содержание гумуса (2,6%) и получить достаточно высокую среднюю урожайность (2,7 т/га сухого вещества) кормовых культур благодаря поступлению в почву значительных объемов растительных остатков, в первую очередь многолетних трав, их гумификации и минерализации под воздействием микроорганизмов.
Во всех вариантах наблюдали снижение обменной и гидролитической кислотности почвы, что можно объяснить достаточным поступлением в почву кальция и магния с органическими удобрениями. В наибольшей степени снижение обменной и гидролитической кислотности отмечено в вариантах с ТНК (0,4-0,6 ед. рН) и совместном применении ТНК и №К (0,6-1,4 ед. рН). Подобная закономерность отмечена и по гидролитической кислотности. В варианте без удобрений обменная кислотность повысилась на 0,1 ед. рН, гидролитическая кислотность снизилась на 1,1 ммоль/100 г почвы.
В вариантах с ТНК и NPK, а также совместном их применении установлено значительное повышение содержания подвижных форм фосфора (на 40180 мг/кг) за счет минерализации органического удобрения, пожнивно-корневых остатков культур, а также неполного использования растениями фосфора и калия из удобрений на холодных почвах Севера [11-14]. Минерализация органического вещества растительных остатков и ТНК под действием микроорганизмов в этих вариантах происходила более интенсивно, так как внесенный минеральный азот служил питательной средой для различных групп микроорганизмов, что позволило ускорить переход элементов питания в доступную для растений форму.
Количество обменного калия снизилось во всех вариантах, что указывает на его высокий вынос урожаями. Наиболее значительное снижение подвижного калия отмечено в варианте без удобрений (27 мг/кг почвы).
Внесение ТНК и минеральных удобрений в кормовом севообороте способствовало повышению урожайности, особенно при совместном их применении (рисунок). Так, в среднем за три ротации севооборота урожайность клубней картофеля составила 22,4-38,7 т/га, превысив контроль на 9,3-88,8%. При повышении доз минеральных удобрений с 1/3 №К до №К урожайность увеличилась с 22,4 до 27,4 т/га. При повышении дозы ТНК с 40 до 80 т/га она возросла с 25,9 до 29,6 т/га, а прибавка к контролю - с 26,3 до 44,4%. Наибольшая урожайность получена при совместном внесении органических и
минеральных удобрений - 29,4-38,7 т/га, что на 43,4
- 88,8% выше контроля.
Урожайность однолетних трав при раздельном внесении различных доз NPK и ТНК составляла соответственно 2,9-3,4 и 3,3-3,6 т/га сухого вещества, что на 11,5-30,7 и 11,5% выше контроля. Совместное применение органического и минеральных удобрений существенно повышало урожайность однолетних трав, особенно при использовании полной дозы №К (4,6-4,9 т/га, и на 76,9-88,4% выше контроля).
Применение минеральных удобрений на многолетних травах увеличило их урожайность до 4,1-4,6 т/га с.в., что выше продуктивности контрольного варианта на 17,1-31,4%. Так же, как и на предыдущих двух культурах наиболее значительное повышение урожайности многолетних трав отмечено от совместного действия NPK и ТНК, внесенных под картофель.
Системы удобрений значительно воздействовали на химический состав выращиваемых культур. Так, содержание сырого протеина в картофеле повышалось до 11,6-14,1% (контроле 10,4%), в многолетних травах - до 12,6-14,7% (10,4%), в однолетних травах
- до 12,4-16,0% (10,8%), в большей степени при применении органоминеральной системы удобрений в высоких дозах. Содержание нитратов в клубнях картофеля не превышало ПДК (250 мг/кг), количество сырого жира в однолетних и многолетних травах при применении удобрений повышалось особенно в высоких дозах.
Содержание сухого вещества в картофеле с повышением доз органических и минеральных удобрений снижалось на 2-4%. Наиболее значительно в вариантах с применением высоких доз. Подобные явления наблюдали на многолетних и однолетних травах, но в меньшей степени. Содержание сырой клетчатки с повышением доз органических и минеральных удобрений снижалось незначительно (на 1-2%).
Наши исследования по влиянию систем удобрений на плодородие, продуктивность и качество культур кормового севооборота согласуются со многими исследованиями [16-17].
Таким образом, оптимальным приемом удобрения сельскохозяйственных культур в кормовом севообороте на дерново-подзолистой
среднеокультуренной почве служит совместное применение торфонавозного компоста (80 т/га, 2 раза за 6 лет) и ежегодное внесение минеральных удобрений (в дозах, рассчитанных по выносу питательных веществ планируемым урожаем культур). При таком способе удобрения значительно повышается плодородие почвы, урожайность возделываемых культур, а также их кормовые достоинства.
Литература
1. Золкина Е.И. Влияние длительного применения удобрений на плодородие дерново-подзолистой почвы и продуктивности культур // Плодородие, 2019, № 5. - С. 20-23. DOI: 10.25680/S19948603.2019.110.06.
2. Чеботарев Н.Т., Юдин А.А. Динамика плодородия и продуктивности дерново-подзолистой почвы под действием длительного применения удобрений в условиях Республики Коми // Достижения науки и техники АПК, 2015, Т. 29, № 2. - С. 11-14.
3. Ямалтдинова В.Р., Завьялова Н.Е., Субботина М.Г. Влияние длительного применения систем удобрений на агрохимические и биологические показатели дерново-подзолистой почвы среднего Предуралья // Пермский аграрный вестник, 2019, № 3(27). - С. 95-102.
4. Чеботарев Н.Т., Шергина Н.Н., Тарабукина Т.В. Влияние комплексного применения органических и минеральных удобрений на фракционно-групповой состав и баланс гумуса дерново-подзолистой почв Европейского северо-востока // Агрохимический вестник, 2020, № 3. - С. 15-18.
5. Subbotina M., Fischer Th., Mikhailova L., Losev D. The influence of postagrogenic transformation on biological properties of soddy shallow clay loam podzolic soil in the Preduralie // Agriculture and Forestry, 2016, Vol. 62, I. 1. - Р. 59-63.
6. Володина Т.И., Левченкова А.Н. Воздействие удобрений на агрохимический состав питательных веществ в дерново-подзолистой супесчаной почве / Управление почвенным плодородием и питанием культурных растений. Экологические аспекты: сб. материалов, посвящ. 80-летию со дня рождения профессора Ю.И. Ермохина. - Омск: ЛИТЕРА, 2015. - С. 51-56.
7. Завьялова Н.Е., Сторожева А.Н. Агрохимические свойства дерново-подзолистой почвы и урожайность полевых культур при внесении возрастающих доз полного минерального удобрения // Аграрная наука Евро-Северо-Востока, 2015, № 4. - С. 35-41.
8. Новоселов С.И. Влияние севооборота и удобрений на урожайность сельскохозяйственных культур и плодородие почвы // Вестник Марийского государственного университета. Серия «Сельскохозяйственные науки. Экономические науки», 2017, Т. 3, № 1(9). - С. 60-64.
9. Федотова Е.Н., Рысев М.Н., Волкова Е.С., Кусткова Т.А. Влияние длительного применения удобрений в севообороте со льном-долгунцом на плодородие дерново-подзолистой почвы и продуктивность севооборота // Известия Великолукской ГСХА, 2016, № 4. - С. 8-18.
10. Чухина О.В., Жуков Ю.П. Продуктивность культур и изменение агрохимических показателей дерново -подзолистой почвы в севообороте при применении различных доз удобрений // Агрохимия, 2015, № 5. - С. 20-28.
11. Журбицкий З.И. Влияние внешних условий на минеральное питание растений // Агрохимия, 1965, № 3. - С. 65-75.
12. Анкудович Ю.Н. Эффективность длительного систематического внесения удобрений в зернопаротравяном севообороте на дерново-подзолистых почвах севера Томской области // Земледелие, 2018, № 2. - С. 37-40. DOI: 10.24411/0044-3913-2018-10209.
13. Чеботарев Н.Т., Юдин А.А., Облизов А.В. Влияние удобрений на содержание, фракционный состав и баланс гумуса дерново-подзолистой почвы // Аграрная наука Евро-Северо-Востока, 2016, № 5. - С. 52-55.
14. Чеботарев Н.Т., Юдин А.А., Облизов А.В. Эффективность применения органических и минеральных удобрений в кормовом севообороте на дерново-подзолистой почве Севера // Российская сельскохозяйственная наука, 2017, № 1. - С. 29-33.
15. Абашев В.Д., Попов Ф.А., Носкова Е.Н., Светлакова Е.В. Изменение продуктивности культур зернопаротравя-ного севооборота и агрохимических показателей почвы в многолетнем полевом опыте при применении минеральных удобрений // Агропромышленные технологии Центральной России, 2018, № 3(9). - С. 76-84.
16. Налиухин А.Н., Белозеров Д.А., Ерегин А.В. Изменение агрохимических показателей дерново -среднеподзоли-стой легкосуглинистой почвы и продуктивность культур севооборота при применении различных систем удобрения // Земледелие, 2018, № 8. - С. 3-6. DOI: 10.24411/0044-3913-2018-10801.
17. Окорков В.В., Фенова О.А., Окоркова Л.А. Продуктивность севооборотов и использование азота, фосфора и калия из удобрений при их длительном применении в условиях Верхневолжья // Достижения науки и техники АПК, 2018, Т. 32, № 10. - С. 61-65. DOI:10.24411/0235-2451-2018-11014.
ИНФОРМАЦИЯ ДЛЯ АВТОРОВ
Уважаемые авторы! Обращаем Ваше внимание, что на сайте https://agrochemv.ru/ru/rules обновлена информация об оформлении рукописей статей, направляемых для рассмотрения в редакцию нашего журнала. Дополнительно размещен образец сопроводительного письма, которое должно быть приложено к каждой рукописи.
Особое внимание обращаем на Вашу заинтересованность в правильном указании кодов УДК с включением в их состав региона (страна, область) проведения исследования, т.к. это помогает найти Ваши публикации для цитирования. Также необходимо максимально правильно указывать английское написание фамилий и инициалов ВСЕХ соавторов и мест их работы, что также потенциально увеличит Ваше цитирование.
Дополнительно напоминаем, что ответственность авторов лежит на качественной подготовке аннотаций и подборе ключевых слов, а также их переводу на английский язык.
