ДИНАМИКА ЭЛЕМЕНТОВ ПИТАНИЯ И УРОЖАЙНОСТЬ КУЛЬТУР ПРИ ПОСЛЕДЕЙСТВИИ ДЛИТЕЛЬНОГО ПРИМЕНЕНИЯ МИНЕРАЛЬНЫХ УДОБРЕНИЙ НА ЧЕРНОЗЕМЕ ОБЫКНОВЕННОМ Текст научной статьи по специальности «Сельское хозяйство, лесное хозяйство, рыбное хозяйство»

УДК 631.5:633:631.82:631.445.4 DOI 10.24411/0235-2516-2019-10074

ДИНАМИКА ЭЛЕМЕНТОВ ПИТАНИЯ И УРОЖАЙНОСТЬ КУЛЬТУР ПРИ ПОСЛЕДЕЙСТВИИ ДЛИТЕЛЬНОГО ПРИМЕНЕНИЯ МИНЕРАЛЬНЫХ УДОБРЕНИЙ НА ЧЕРНОЗЕМЕ ОБЫКНОВЕННОМ

Н.Н. Шаповалова, Е.И. Годунова, д.с.-х.н.

Северо-Кавказский федеральный научный аграрный центр, e-mail: schapovalova.nadejda@yandex.ru

В длительном опыте Географической сети опытов с удобрениями изучена динамика содержания нитратного азота, подвижного фосфора и калия в пахотном слое чернозема обыкновенного за 11-летний период последействия удобрений. Отмечено, что наиболее существенные изменения произошли в фосфатном режиме чернозема после длительного внесения фосфорного удобрения. Темпы снижения содержания фосфора зависели от степени обеспеченности им почвы. При очень высокой степени обеспеченности среднегодовая убыль Р2О5 составила 2,7-2,8 мг/кг, а при повышенной была в 2 раза ниже - 1,3-1,4 мг/кг. Наибольший эффект от последействия фосфора получен при использовании самой высокой дозы 150 кг/га. Прибавка урожайности в сумме по годам последействия составила 7,50 тыс. з.е/га. Отзывчивость культур на последействие фосфорного удобрения была практически равной. Повышенный и высокий уровень содержания остаточного фосфора в вариантах Р60-150 и N120P90-150K120 свидетельствует о том, что последействие фосфора полностью не исчерпано. Впервые установлен высокий и продолжительный эффект от последействия длительного систематического применения азота в дозе 60 и более кг/га. Суммарные прибавки, полученные от азотного удобрения, не уступали фосфорному и составили 5,42-7,93 и 5,33-7,50 тыс. з.е/га. Самый высокий суммарный прирост урожайности культур (8,36-9,39 тыс. з.е/га) достигнут в последействии дозы N120P30-150K120. Максимальный эффект от последействия полной дозы получен в третий и пятый годы; от фосфорного - в девятый год и от азотного - в седьмой. По динамике содержания нитратного азота и подвижного калия в пахотном слое чернозема трудно судить об эффективности и продолжительности последействия азотного и калийного удобрений.

Ключевые слова, последействие удобрений, динамика элементов питания, фосфатный режим, нитратный азот, подвижный калий, прирост урожайности.

DYNAMICS OF PLANT NUTRITION AND PRODUCTIVITY OF CROPS AT THE AFTER-EFFECT OF PROLONGED USE OF MINERAL FERTILIZERS AT THE ORDINARY CHERNOZEM

N.N. Shapovalova, Dr. Sci. E.I. Godunova

The North Caucasus Federal Agricultural Research Centre, e-mail: schapovalova.nadejda@yandex.ru

In long-term experience of Geographical network of experiences with fertilizers dynamics of maintenance of nitrate nitrogen, mobile phosphorus and potassium in an arable layer of the chernozem of an after-effect offertilizers, ordinary for the 11-year period, is studied. It is noted that the most significant changes happened in the phosphatic mode of the chernozem after long introduction ofphosphoric fertilizer. Rates of decrease in content ofphosphorus depended on degree of security with it of the soil. At very high degree of security average annual decrease of P2O5 made 2.7-2.8 mg/kg, and at raised was twice lower - 1.3-1.4 mg/kg. The greatest effect of an after-effect ofphosphorus is gained when using the highest dose of 150 kg/hectare. The productivity increase in the sum by years of an after-effect made 7.50 thousand z.e./hectare. The responsiveness of cultures on an after-effect of phosphoric fertilizer was almost equal. The increased and high level of content of residual phosphorus in P60-150 and N120P90-150K120 options demonstrates that the phosphorus after-effect is completely not exhausted. The high and long effect of an after-effect ofprolonged systematic use of nitrogen in a dose 60 and more than a kg/hectare is for the first time established. The total rise got from nitrogen fertilizer did not concede to phosphoric and made 5.42-7.93 and 5.337.50 thousand z.e./hectare. The highest total gain ofproductivity of cultures (8.36-9.39 thousand z.e./hectare) will reach in an after-effect of N120P30-150K120. The maximum effect of an after-effect of full mineral fertilizer is gained in the third and fifth; from phosphoric - in the ninth and from nitrogen fertilizer - in the seventh years. On dynamics of maintenance of nitrate nitrogen and mobile potassium in an arable layer of the chernozem it is difficult to judge efficiency and duration of an after-effect of nitric and potash fertilizers.

Keywords. after-effect offertilizers, loudspeaker of batteries, phosphatic mode, nitrate nitrogen, mobile potassium, gain of productivity.

Внесение удобрений в дозах, превышающих вынос урожаями, способствует сохранению и расширенному воспроизводству плодородия почв. В этом случае большая часть элементов остается неиспользованной культурами, и создаются запасы, обеспечивающие питание растений в условиях сокращения или полного прекращения применения удобрительных средств. Во время интенсивной химизации 70-80-х годов в опытах научных учреждений Географической сети опытов ВИУА и агрохимической службы изучению последействия удобрений уделялось мало внимания, поскольку в стране разрабатывались научные основы для эффективного использования удобрений, которые применяли, как правило, систематически или 1 раз в 2-3 года [1]. За последние 25 лет применение удобрений заметно сократилось, но это не привело к существенному снижению урожайности сельскохозяйственных культур из-за расходования почвенных резервов элементов питания [2, 3]. Поэтому в современных условиях изучение эффективности и продолжительности последействия удобрений для прогноза состояния плодородия и продуктивности почв представляет большой научный интерес.

Цель исследования - изучить динамику изменения пищевого режима чернозема обыкновенного и урожайности культур в период последействия длительного применения минеральных удобрений.

Объекты и методы. Исследования проведены в опыте, заложенном в 1975 г. в лаборатории агрохимии Ставропольского НИИСХ. Экспериментальное поле расположено в зоне неустойчивого увлажнения Ставропольского края, характеризующейся умеренно-континентальным климатом с годовой суммарной радиацией свыше 100 ккал/см2. Среднегодовая температура воздуха составляет +10,4°С. Самый холодный месяц - январь со среднемесячной температурой -1,9°С, самый теплый -июль с температурой +23,5°С. Безморозный период длится 190-200 дней. Зима - умеренно мягкая. Среднегодовое количество осадков в зоне распространения черноземных почв составляет 559 мм, гидротермический коэффициент - 1,0-1,09; коэффициент увлажнения - 0,27-0,31; сумма активных температур (> 10°С) варьирует в пределах 3300-3650°С. Черноземы занимают 38% территории края, среди которых преобладает подтип обыкновенных - 20,8%.

Почва опытного участка - чернозем обыкновенный мощный малогумусный тяжелосуглинистый на лессовидных суглинках. Обеспеченность слоя 0-20 см подвижным фосфором и обменным калием -низкая (12,9 и 184 мг/кг по Мачигину), содержание гумуса - среднее (4,30% по Тюрину), реакция среды - слабощелочная (pHшo 7,3 по ГОСТ 26423-85).

Схемой опыта предусматривалось внесение аммиачной селитры, суперфосфата и 40-% калийной

соли в увеличивающихся дозах отдельно и на фоне двух других элементов питания по 120 кг/га д.в. каждого. Удобрения применяли ежегодно перед посевом в течение пяти ротаций шестипольного севооборота, исключая паровые поля и три года перестроечного периода. Калийное удобрение вносили только в течение первых трех ротаций севооборота. Таким образом, с 1975-77 по 2005-2007 гг. в опыте было проведено 21 -кратное наложение азотного и фосфорного и 15-кратное калийного удобрения. По вариантам опыта суммарно было внесено 630-3780 кг/га азота, 630-3780 кг/га фосфора и 450-2700 кг/га калия. С 2006-2008 гг. изучали последействие удобрений, при котором культуры чередовались следующим образом: 1. Чистый пар; 2. Озимая пшеница; 3. Озимый ячмень; 4. Соя; 5. Яровой ячмень; 6. Лен; 7. Озимая пшеница; 8. Чистый пар; 9. Озимая пшеница; 10. Горох; 11. Озимая пшеница. В течение 30 лет внесения удобрений и трех лет последействия (1975-2008 гг.) побочная продукция культур с поля отчуждалась и использовалась в животноводстве. С 2009 г. солому запахивали и при расчете баланса учитывали только вынос элементов питания основной продукцией (зерном).

Опыт изначально проводили на трех полях, последовательно закладываемых во времени с интервалом в один год. К началу изучения последействия в опыте сохранились лишь две временные повтор-ности. Площадь опытной делянки составляет 75 м2, уборочная площадь - 22 м2. Повторность вариантов - четырехкратная. Для лабораторного анализа проб почвы использовали дисульфофеноловый метод определения нитратного азота по Грандваль-Ляжу и вытяжку 1% раствора углекислого аммония по Мачигину (подвижные фосфор и калий). Учет урожая осуществляли с помощью малогабаритного комбайна «Сампо-130». Статистическая обработка данных выполнена с использованием пакета программ Statistica 10.0.

Результаты. Для оценки азотного режима почвы проведены наблюдения за содержанием нитратного азота в пахотном слое в период весеннего кущения озимой пшеницы и перед посевом яровых культур по годам последействия удобрений. Варьирование этого показателя во всех вариантах было значительным - в пределах 24-73% (табл.1). Наименьшие значения коэффициента вариации отмечены при отдельном внесении фосфора (24-33%), наибольшие - высоких доз азотного удобрения (N90-150), применяемых отдельно (46-50%) или в составе полного удобрения (58-73%). Лучшая обеспеченность почвы легкоусвояемым азотом отмечалась в 5-й год последействия - перед посевом льна после ярового ячменя. Вместе с тем, в среднем за 11 лет последействия существенных отличий по содержанию нитратного азота в слое 0-20 см между вариантами опыта не выявлено. Значения этого по-

казателя составили 3,0-3,5 мг/кг. Это свидетельствует о том, что количество нитратного азота в пахотном слое чернозема не вполне объективно характеризует азотный режим из-за высокой мобильности этих соединений и активной миграции в профиле почвы. Исследования, проведенные в начале 3-й ротации севооборота, показали, что в варианте систематического внесения высокой дозы азотного удобрения (МшРшКш) в конце апреля на глубине 160-300 см содержание нитратного азота достигало 7,1-15,1 мг/кг при 3,8 мг/кг в слое 0-20 см. Остаточный азот, накапливающийся в почве в результате длительного систематического внесения аммиачной селитры, может использоваться растениями, обеспечивая существенные прибавки в период последействия [4].

Наиболее устойчивый и заметный эффект последействия характерен для фосфорных удобрений, что связано с малой подвижностью и нередко по-

зиционной недоступностью соединений этого элемента корням растений [1, 2, 5]. Остаточные фосфаты удобрений накапливаются в почве, и как показали наши наблюдения, даже на 12-й год последействия сохраняются в усвояемой форме (табл. 2). В период последействия наименьшим варьированием содержания фосфора в почве характеризовался контроль (коэффициент вариации V = 11%). При отдельном применении азота варьирование было средним - 14-17% и в вариантах с внесением фосфора - значительным (21-28%). Наиболее существенные количественные изменения в фосфатном режиме чернозема произошли в вариантах совместного применения азота, фосфора и калия, что обусловлено более высоким выносом фосфора урожаем культур. За 11 лет последействия уровень содержания Р2О5 в вариантах отдельного внесения фосфорного удобрения уменьшился - на 19,4-35,7%, а на фоне N120^20 - на 37,8-45,5%. С увеличением степе-

1. Динамика содержания нитратного азота в слое 0-20 см чернозема обыкновенного __в последействии удобрений, мг/кг (2007-2018 гг.)_

Вариант удобрения Годы последействия удобрений AN-NO3* Среднее по варианту х±28 V, %

1 3 4 5 6 7 12

Контроль 1,5 4,1 2,9 3,4 5,2 2,6 2,1 0,6 3,1±0,9 40

N30 2,3 3,3 5,9 3,6 4,1 3,1 2,4 0,1 3,5±0,9 35

N60 1,7 3,9 3,7 2,4 4,8 3,1 2,3 0,6 3,1±0,8 35

N90 1,4 3,5 4,3 3,8 5,8 2,8 1,6 0,2 3,3±1,2 46

N150 1,5 3,6 4,8 2,0 5,2 2,5 1,7 0,2 3,0±1,1 50

Р30 2,4 4,0 3,7 3,7 4,3 3,2 2,3 -0,1 3,4±0,6 24

Рб0 2,6 4,4 3,3 3,5 4,4 3,4 1,7 -0,9 3,3±0,7 29

Р90 2,2 3,3 3,9 2,6 4,8 2,7 1,9 -0,3 3,1±0,8 33

Р150 2,4 3,4 3,2 3,0 4,6 3,2 1,9 -0,5 3,1±0,6 28

^20Рз0К120 0,9 3,1 4,4 2,4 7,3 2,5 1,7 0,8 3,2±1,6 67

№20Рб0Кд20 1,7 2,9 4,0 2,4 8,4 2,2 1,4 -0,3 3,3±1,8 73

^20Рэ0К120 3,3 3,3 4,5 1,9 7,0 2,6 1,7 -1,6 3,5±1,4 73

^20Р150КШ 1,7 3,1 4,6 2,4 6,3 2,6 1,1 -0,6 3,1±1,4 58

Примечание. AN-NО3 - изменение за 11 лет последействия удобрений.

2. Динамика содержания подвижного фосфора в слое 0-20 см чернозема обыкновенного __в последействии удобрений, мг/кг (2007-2018 гг.)__

Вариант удобрения Годы последействия удобрений АР2О5 Среднее по варианту х±28 V, %

1 3 4 5 6 7 9 12

контроль 18 18 17 21 14 17 18 18 0 18±1,3 11

N30 21 21 20 20 13 19 18 18 -3 19±1,8 14

N60 23 21 21 19 15 18 16 21 -2 19±1,9 14

N90 23 25 22 20 16 17 16 22 -1 20±2,4 17

N150 24 22 21 19 15 18 17 23 -1 20±2,2 16

Р30 42 36 38 35 20 32 36 27 -15 33±4,9 21

Р60 59 65 57 49 24 49 46 45 -14 49±8,7 25

Р90 67 79 64 56 28 59 53 54 -13 58±10,2 25

Р150 91 100 84 71 47 84 59 61 -30 75±12,8 24

N120P30K120 37 34 34 28 25 26 30 23 -14 30±3,6 17

N120P60K120 52 55 44 41 37 36 42 24 -28 41±6,8 24

N120P90K120 66 72 61 55 39 53 44 36 -30 53±9,0 24

N120P150K120 79 103 75 68 46 62 54 48 -31 67±13,4 28

НСР05 для варианта удобрения - 3,2 мг/кг (Гфакт. = 291,7 при Г0,95 = 1,8).

Примечание. АР2О5 - изменение через 11 лет последействия удобрений.

ни обеспеченности пахотного слоя почвы подвижным фосфором скорость снижения его содержания увеличивалась. Так, при повышенном уровне содержания Р2О5 (37-42 мг/кг) было использовано растениями 14-15 мг/кг, а при очень высоком уровне (79-91 мг/кг) - 30-31 мг/кг или в два раза больше. Таким образом, при уменьшении содержания фосфора с повышенного до среднего уровня среднегодовая убыль Р2О5 составила около 1,3-1,4 мг/кг, а с очень высокого до высокого или повышенного -2,7-2,8 мг/кг. Уменьшение количества остаточного фосфора по годам последействия было устойчивым, но неравномерным, что обусловлено различным выносом элемента культурами, а также разной влажностью почвы и подвижностью его соединений в период отбора проб. Вместе с тем содержание Р2О5 в вариантах отдельного применения фосфора всегда было выше на 3-8 мг/кг, чем в вариантах полного минерального удобрения из-за более низкого использования растениями.

Через 11 лет последействия удобрений различие в содержании фосфора в контроле и вариантах с внесением Р30-60 на фоне N120^20 составило всего 56 мг/кг, что может свидетельствовать о скором исчерпывании эффекта последействия. На вариантах применения фосфорного удобрения в более высоких дозах последействие, скорее всего, будет продолжаться до тех пор, пока содержание подвижного фосфора также не снизится до уровня контроля.

Наиболее стабильное по годам наблюдений содержание подвижного фосфора на контроле связано с установлением сорбционного равновесия между раствором и твердой фазой почвы. В естественном состоянии без применения удобрений черноземы характеризуются низкой концентрацией подвижного фосфора и высоким фосфатным потенциалом, то есть высокой скоростью высвобождения фосфат-иона из илистой фракции- ближайшего резерва по

Н.И. Горбунову [6]. Это подтверждается ранее проведенными исследованиями по распределению валового запаса элемента по видам резервов, из которых следует, что без внесения фосфорного удобрения происходит уменьшение количества элемента не только в ближайшем, но и в наименее доступном, потенциальном резерве, что позволяет поддерживать содержание подвижного фосфора (непосредственный резерв) на близком к природному уровню. При внесении фосфорного удобрения концентрация монофосфат-иона в почвенном растворе возрастает, а величина фосфатного потенциала уменьшается, что приводит к увеличению содержания фосфора во всех категориях резервов в почве [7].

В почве наиболее доступны для питания растений водорастворимая, обменная и необменная формы калия, которые находятся между собой в равновесном состоянии, пополняясь одна за счет другой. Для характеристики калийного режима карбонатной почвы определяется содержание подвижного калия (вытяжка 1% раствором углекислого аммония по Мачигину), включающего водорастворимую и значительную часть обменной формы. Изучение динамики содержания подвижного калия позволяет оценить природную способность почвы восстанавливать калийное состояние до исходного уровня, поэтому среди других показателей пищевого режима чернозема данный показатель характеризовался наибольшей стабильностью. Варьирование по годам последействия было незначительное - от 5,6% (контроль) до 6,0-9,7% (варианты с удобрениями) (табл. 3). В период последействия среднее содержание калия в вариантах опыта находилось в пределах 194-230 мг/кг с наиболее высокими значениями на контроле (219 мг/кг) и в вариантах последействия калийного удобрения (214-230 мг/кг). Использование только азотного и фосфорного удобрений привело к снижению

3. Динамика содержания подвижного калия в слое 0-20 см чернозема обыкновенного

Вариант удобрения Годы последействия удобрений ЛК2О Среднее по варианту х±28 V, %

1 3 4 5 6 7 9 12

Контроль 237 229 225 207 203 210 212 227 -10 219±9 5,6

N30 218 195 217 182 210 188 205 225 7 205±11 7,5

N60 208 184 218 173 197 189 222 222 14 202±13 9,3

N90 218 199 210 189 207 190 201 225 7 205±9 6,2

N150 215 203 212 175 200 190 211 198 -17 201±9 6,6

Р30 195 184 220 183 197 212 207 218 23 202±10 7,2

Р60 207 186 214 191 206 203 219 220 13 206±9 6,0

Р90 197 193 219 178 201 212 213 210 13 203±9 6,6

Р150 186 175 208 179 189 188 207 221 35 194±11 8,3

^20Р30Ка20 217 241 247 197 209 243 261 226 9 230±15 9,4

^20Р60Ка20 217 221 235 186 215 222 227 206 -11 216±11 6,9

^20Р90 К120 208 236 239 191 211 233 227 206 -2 219±12 7,9

^20Р150К120 205 241 229 192 206 221 206 214 9 214±11 7,3

НСР05 для варианта удобрения - 10 мг/кг ^факт. = 7,7 при Fo,95 = 1,8)

Примечание. ДК2О - изменение через 11 лет последействия удобрений.

количества обменного калия в пахотном слое почвы. Вместе с тем, сравнение количества К2О в этих вариантах в первый год и через 11 лет последействия показало, что калийснабжающая способность чернозема практически не изменилась. Увеличение обеспеченности пахотного слоя почвы подвижными формами калия в вариантах, где удобрения не вносили, связано с перераспределением калия в почвенном профиле с помощью корневой системы растений в результате оставления побочной продукции в поле в период последействия удобрений.

Влияние последействия удобрений на урожайность отмечено на всех изученных культурах (табл. 4). Самый высокий и продолжительный эффект последействия наблюдался в вариантах длительного внесения №20Р30-шКш. Суммарная прибавка урожайности составила 8,36-9,39 тыс. з.е/га. Наиболее высокий прирост урожайности достигнут в 3-ий и 5-ый годы последействия на озимом и яровом ячмене - 1,94-2,52 и 1,07-1,68 тыс. з.е/га соответственно. Варьирование прибавки по годам последействия было значительным, особенно в варианте с минимальной дозой фосфора ^шР30Кш) - от 0,08 до 2,40 тыс. з.е/га (коэффициент вариации 74%). Это связано с внесением азота в качестве фона, поскольку такое же значительное варьирование прибавок урожайности по культурам отмечено и в вариантах последействия отдельного внесения азота (46-78%) и в содержании нитратного азота в пахотном слое почвы (58-73%).

Самые стабильные по величине прибавки урожайности получены от последействия одного фосфорного удобрения (коэффициент вариации 2831%). С увеличением дозы фосфора от 30 до 90 кг/га средняя прибавка также увеличивалась, но на небольшую величину - на 0,03-0,05 тыс. з.е/га. Наибольший эффект от последействия фосфора достигнут при использовании самой высокой дозы

- 150 кг/га. В этом случае прирост в сборе зерна по культурам варьировал от 0,34 до 1,22 тыс. з.е/га. Высокий положительный эффект от последействия фосфора отмечался на первых семи культурах. Максимальный прирост урожайности (0,85-1,18 тыс. з.е/га) наблюдался на озимой пшенице по пару (9 год последействия). В следующий десятый год при возделывании гороха прибавка урожайности снизилась в 2,3-3,5 раза, а в 11-ый год не получена вовсе даже в вариантах с повышенным и высоким содержанием подвижного фосфора в почве (Р60-150). Это может быть связано с метеорологическими условиями года и нехваткой легкоусвояемого азота, поэтому делать окончательный вывод об исчерпывании эффекта последействия фосфора преждевременно.

Исследования, проведенные на черноземе обыкновенном, впервые показали высокий, устойчивый и продолжительный эффект последействия от длительного систематического применения азота в дозе 60 и более кг/га. Суммарные прибавки, полученные от азотного удобрения, не уступали фосфорному и составили 5,42-7,93 и 5,33-7,50 тыс. з.е/га соответственно. Максимальный эффект от азота получен в седьмой год последействия - на озимой пшенице по льну. Прирост сбора зерна находился в пределах 1,22-1,30 тыс. з.е/га. В последующие годы положительное влияние последействия азотного удобрения на урожайность культур заметно уменьшилось (9 год, озимая пшеница по пару) или отсутствовало вовсе (10 год, горох). При этом говорить об окончании последействия азотного удобрения не вполне целесообразно, поскольку в 11 -й год прирост урожайности озимой пшеницы гороху опять составил 0,46-1,08 тыс. з.е/га. Отсутствие прибавок в сборе зерна гороха, скорее всего, связано с биологическими особенностями культуры. В течение всего периода наблюдений наименее устойчивый и непродолжительный эффект последействия отмечен в

4. Последействие минеральных удобрений на прирост урожайности культур

Вариант удобрения Прибавка по годам последействия удобрений, тыс. з.е/га Средняя прибавка х±28 V, % Суммарная прибавка

2 3 4 5 6 7 9 10 11

Контроль 0 0 0 0 0 0 0 0 0

N30 0,32 0,73 0,23 0,46 0,62 1,22 0,12 0,12 0,26 0,48±0,26 78 4,08

N60 0,83 0,74 0,46 0,59 0,78 1,28 0,09 0,19 0,46 0,62±0,27 61 5,42

N90 1,06 0,75 0,77 0,61 0,82 1,27 0,49 0,16 0,59 0,74±0,24 46 6,52

N150 0,99 1,33 0,55 1,03 0,99 1,30 0,51 0,15 1,08 0,86±0,29 48 7,93

Р30 0,80 0,45 0,57 0,72 0,87 0,71 0,85 0,37 0,01 0,67±0,13 28 5,33

Р60 0,72 0,73 0,60 0,55 0,67 0,93 1,03 0,34 0,21 0,70±0,15 31 5,78

Р90 0,66 0,62 0,93 0,67 0,76 0,88 1,15 0,36 0,29 0,75±0,17 31 6,32

Р150 0,94 1,22 0,96 0,80 0,84 1,00 1,18 0,34 0,22 0,91±0,19 30 7,50

N12(^30^20 1,63 2,40 0,08 1,07 0,75 0,85 0,75 0,36 0,50 0,99±0,52 74 8,39

N121^6(^120 1,53 2,08 0,35 1,44 0,93 0,80 0,74 0,33 0,40 1,03±0,43 60 8,60

N12(^9(^120 1,16 1,94 0,37 1,27 0,70 1,03 0,88 0,56 0,45 0,99±0,35 50 8,36

^20Р150К120 0,78 2,52 0,75 1,68 0,78 0,98 0,88 0,50 0,52 1,11±0,47 60 9,39

НСР05 0,62 0,80 0,31 0,45 0,54 0,75 0,43 0,31 0,43

Примечание. Культуры по годам последействия: 2 - озимая пшеница по пару; 3 - озимый ячмень; 4 - соя; 5 - яровой ячмень; 6 - лен; 7 - озимая пшеница по льну; 9 - озимая пшеница по пару; 10 - горох; 11 - озимая пшеница по гороху.

варианте внесения азота 30 кг/га - на трех из девяти культурах. Он наблюдался лишь в 5-ый, 6-ой и 7-ой годы последействия на яровом ячмене, льне и озимой пшенице по льну. В вариантах применения азота 60, 90 и 150 кг/га последействие проявлялось на шести, семи и восьми изученных культурах. С увеличением дозы азотного удобрения суммарный прирост урожайности также увеличивался с 4,08 (N30) до 7,93 тыс. з.е/га (N150), а коэффициент варьирования среднегодовой прибавки, напротив, снижался с 78 до 46-48%.Таким образом, среди вариантов азотного удобрения самый высокий положительный и устойчивый эффект последействия показала максимальная доза - N150.

Длительное последействие внесенного ранее азота не вполне согласуется со сложившимися представлениями о трансформации азотных удобрений в почве, что связано с неполным изучением этого вопроса в опытах на почвах степной зоны юга страны, особенно с применением метода изотопной индикации. В период интенсивной химизации сельского хозяйства агрохимические опыты закладывали с целью определения эффективности действия удобрений в разных почвенно-климатических условиях и в настоящее время во многих этих опытах удобрения продолжают вносить, что исключает возможность изучения их последействия. Однако еще в начале 80-х годов В.И. Никитишен с соавторами [4] после изучения миграции нитратов в толще серой лесной суглинистой почвы под влиянием пятилетнего применения высоких доз азотного удобрения призвал пересмотреть сложившееся представление о слабом последействии азотных удобрений, поскольку оно в условиях систематического применения становилось достаточно ощутимым. За четырехлетний период выращивания трав на фоне последействия азота 300, 600 и 900 кг/га его содержание в слое 0200 см в виде нитратов уменьшалось соизмеримо с количеством, использованным на построение надземной биомассы многолетних злаковых трав [4]. В работах В.Н. Кудеярова [8], А.А. Завалина, О.А. Соколова [9], Г.П. Гамзикова [10], А.Х. Шеуджена [11] эффект последействия обусловлен высокой способностью черноземных почв к иммобилизации азота удобрений в органические соединения и фиксации глинными минералами илистой фракции при многократном систематическом их

внесении. Методом изотопной индикации установлено, что в почвах Европейской части России под зерновыми культурами может закрепляться до 77% от внесенного количества азота удобрений [8]. При этом характер закрепления соответствует характеру распределения природного органического азота почв. В черноземах вновь иммобилизованный азот удобрений в наибольшей степени закрепляется в гуминовых кислотах легко- и трудногидролизуе-мых фракций гумусовых веществ, то есть остается доступным растениям [9, 10]. Возделывание культур в период прекращения внесения удобрений способствует увеличению активности минерализации иммобилизованного в органическую форму азота удобрений и трансформации неустойчивых к разрушению смешанно-слойных образований илистой и тонкопылеватой фракций, что приводит к снижению количества гумуса, обменного и фиксированного аммония и падению плодородия почвы [9, 12]. Для более объективной оценки результатов исследований недостаточно определения количества подвижного азота, а необходимо изучить содержание всех минеральных форм и фракционный состав органических соединений азота почвы.

Таким образом, наблюдения за динамикой содержания доступных форм основных питательных элементов в слое 0-20 см показали, что за период последействия существенно изменилось лишь количество подвижного фосфора в вариантах с внесением фосфорного удобрения. Темпы снижения содержания фосфора в почве зависели от степени обеспеченности им почвы. Повышенный и высокий уровень содержания остаточного фосфора в вариантах Р60-150 и МшРж-150К120 свидетельствует о том, что за 11 лет запасы легкоусвояемого фосфора в пахотном слое чернозема еще не исчерпаны и последействие в этих вариантах будет продолжаться. Динамика содержания нитратного азота и подвижного калия в пахотном слое почвы не характеризует эффективность и продолжительность последействия азотного и калийного удобрений. Последействие длительного применения минеральных удобрений отмечалось на всех культурах в течение всего периода исследований - 11 лет. Впервые установлен высокий и продолжительный эффект последействия от систематического применения азота в дозе 60 и более кг/га

Литература

1. Сычев В.Г., Шафран С.А. Агрохимические свойства почв и эффективность минеральных удобрений. - М.: ВНИИА, 2013. - 296 с.

2. Шаповалова Н.Н., Шустикова Е.П. Мониторинг плодородия чернозема обыкновенного, сформированного под воздействием длительного применения минеральных удобрений / Состояние и перспективы агрохимических исследований в Географической сети опытов с удобрениями: материалы Международной научно-метод. конференции учреждений - участников Геосети России и стран СНГ (Москва, 10-11 июня 2010 г.). - М.: ВНИИА, 2010. - С. 131-134.

3. Шустикова Е.П., Шаповалова Н.Н. Изменение калийного режима чернозема обыкновенного под влиянием систематического внесения минеральных удобрений // Агрохимический вестник, 2012, № 2. - С. 5-7.

4. Никитишен В.И., Терехова Л.М., Никитишена И.А., Щербаков А.П., Логошин В.И. Миграция нитратов в толще почвы и последействие азотных удобрений // Экологические последствия применения агрохимикатов (удобрения). Тезисы докладов Всесоюзного рабочего совещания по Международной программе ЮНЕСКО «Человек и биосфера». Проект 9а «Экологическая оценка последствия использования удобрений в наземных и пресноводных экосистемах». - Пущино, 1982. - С. 93-95.

5. Шаповалова Н.Н., Шустикова Е.П., Воропаева А.А. Влияние длительного внесения минеральных удобрений на продуктивность полевого севооборота в прямом действии и последействии // Достижения науки и техники АПК, 2017, Т. 31, № 2. - С. 11-14.

6. Горбунов Н.И. Минералы и физическая химия почв. - М.: Наука, 1978. - 296 с.

7. Шаповалова Н.Н., Шустикова Е.П., Чижикова Н.П. Влияние длительного систематического применения минеральных удобрений на экологическое состояние чернозема обыкновенного // Теоретические и прикладные проблемы использования, сохранения и восстановления биологического разнообразия травяных экосистем: материалы Международной научной конференции (г. Михайловск, 16-17 июня 2010 г.) / ГНУ Ставропольский НИИСХ Россельхозака-демии. - Ставрополь: АГРУС, 2010. - С. 424-426.

8. Кудеяров В.Н. Цикл азота в почве и эффективность удобрений. - М.: Наука, 1989. - 216 с.

9. Завалин А.А., Соколов О.А. Потоки азота в агроэкосистеме: от идей Д.Н. Прянишникова до наших дней. - М.: ВНИИА, 2016. - 591 с.

10. Гамзиков Г.П. Агрохимия азота в агроценозах. - Новосибирск: РАСХН, Новосибирский ГАУ, 2013. - 790 с.

11. Шеуджен А.Х. Агрохимия чернозема. - Майкоп: ОАО «Полиграф-ЮГ», 2015. - 232 с.

12. Шаповалова Н.Н., Чижикова Н.П., Годунова Е.И., Сторчак И.Г. Минералогический состав тонкодисперсных фракций и резервы калия в черноземе при внесении минеральных удобрений // Плодородие, 2018, № 3(102). - С. 25-31.

УДК 631.452:631.82:633.1 DOI 10.24411/0235-2516-2019-10075

ВЛИЯНИЕ МНОГОЛЕТНИХ ТРАВ НА ПОВЫШЕНИЕ ПЛОДОРОДИЯ ПОЧВ И ПРОДУКТИВНОСТИ ЗЕРНОВЫХ КУЛЬТУР

М.М. Сабитов, к.с.-х.н.

Ульяновский НИИ сельского хозяйства, e-mail: m_sabitov@mail.ru

Изучено влияние многолетних трав (люцерна) на плодородие почвы, а также на продуктивность и качество зерна озимой, яровой пшеницы и ячменя. Проведена экономическая оценка продуктивности культур по разным предшественникам и системам удобрений. Установлено, что применение в севообороте люцерны обеспечивает благоприятный водно-воздушный и питательный режимы почвы, а также сохранение и поддержание запасов органического вещества в выщелоченном черноземе можно обеспечить за счет внесения пожнивно-корневых остатков от 3,31 до 10,6 т/га и питательных элементов в растительных остатках (азота 41,3 кг/т, фосфора 12,2 и калия 29,1 кг/т). Возделывание озимых и яровых зерновых культур по пласту люцерны увеличивает сбор качественной продукции с единицы площади, обеспечивая наиболее высокий уровень рентабельности производства зерна от 70 до 137%.

Ключевые слова, озимые и яровые зерновые, многолетние травы, люцерна, выщелоченный чернозем, влажность почвы, плотность почвы, основные питательные элементы, биологическая активность почвы, урожайность.

INFLUENCE OF PERENNIAL GRASSES TO INCREASE THE FERTILITY AND PRODUCTIVITY OF GRAIN CROPS

Ph.D. M.M. Sabitov

Ulyanovsk Scientific-Research Institute for Agriculture, e-mail: m_sabitov@mail.ru

The influence ofperennial grasses (alfalfa) on soil fertility, as well as on the productivity and quality of winter, spring wheat and barley was studied. An economic assessment of crop productivity for different precursors and fertilizer systems was carried out. It was found that the use of alfalfa in crop rotation provides favorable water-air and nutrient regimes of the soil, as well as the preservation and maintenance of organic matter reserves in leached Chernozem can be ensured by introducing stubble-root residues from 3.31 to 10.6 t/ha and nutrients in plant residues (nitrogen 41.3 kg/t, phosphorus 12.2 and potassium 29.1 kg/t). Cultivation of winter and spring