CC BY
27УДК 631.8
ЭФФЕКТИВНОСТЬ ДЛИТЕЛЬНОГО ПРИМЕНЕНИЯ ОРГАНИЧЕСКИХ И
МИНЕРАЛЬНЫХ УДОБРЕНИЙ
Г.Е. Мерзлая, д.с.-х.н., ВНИИА, Т.А. Девятова, д.б.н., Е.В. Пономарева, И.В. Румянцева,
Воронежский ГАУ
В 30-летнем полевом опыте за период четвертой ротации зернотравяного севооборота установлена эффективность органо-минеральной системы с внесением N4^4^40 и 6 т/га навоза, обеспечивающей среднюю продуктивность 3,1 т к.е. с 1 га. В конце опыта под влиянием органо-минеральных удобрений в этих дозах улучшались также агрохимические свойства дерново-подзолистой легкосуглинистой почвы.
Ключевые слова: органические и минеральные удобрения, дозы и сочетания удобрений, продуктивность зернотравяно-го севооборота, агрохимические свойства почвы.
Введение. В комплексе мер по повышению продуктивности сельскохозяйственных культур, сохранению и улучшению плодородия почв, в первую очередь легкого гранулометрического состава, важное место занимает разработка эффективных, научно обоснованных систем удобрения. Несмотря на значительные работы, проведенные в этом направлении [1-6], многие вопросы требуют изучения. Так, освещенные в литературе исследования по эффективности удобрений выполнялись, как правило, в опытах с ограниченным количеством вариантов, а уровни минеральных удобрений изучали на од-ном-двух фонах навоза или других органических удобрений. Согласно методическим разработкам [7], наиболее детально действие органических и минеральных удобрений как при одностороннем внесении, так и в сочетаниях может быть исследовано в опытах с факториальными схемами. Ниже приводятся результаты одного из экспериментов, в основу которого была положена факториальная схема.
Методика. Полевой опыт заложен в 1978 г. в западной части Нечерноземной зоны России (п. Ольша Смоленской области). За 30 лет опыта прошло четыре ротации севооборота. Почва опытного участка - дерново-подзолистая легкосуглинистая. Перед закладкой опыта в слое почвы 0-20 см содержалось 1,3-1,5% органического углерода (по Тюрину), 110-209 мг/кг Р2О5 (по Кирсанову), 115-146 мг/кг К2О, рНы 5,5-6,4.
Схема опыта сокращенная факториальная - 1/27 (6' 6 ' 6 ' 6) включает изучение 4 факторов: подстилочного навоза, азотных, фосфорных и калийных удобрений в шести дозах - 0, 1, 2, 3, 4, 5, состоит из 48 вариантов. В кодах вариантов опыта первая цифра обозначает азот, вторая - фосфор, третья - калий, четвертая - навоз. Посевная площадь опытной делянки -112 м2, повторность - трехкратная. Агротехника в опыте -общепринятая для региона.
Единичные дозы удобрений в четвертой ротации составляли: под ячмень, овес и яровую пшеницу по 30 кг, под озимую рожь - по 45 кг д.в. азотных, фосфорных и калийных удобрений в расчете на 1 га. Под озимую рожь осенью вносили также подстилочный навоз крупного рогатого скота с единичной дозой 20 т/га. Многолетние травы и овес на зеленый корм возделывали без применения удобрений. Среднегодовые ежегодные дозы минеральных удобрений в четвертой ротации севооборота округленно равнялись: N20, Р20, К20 и навоза - 3 т/га. Навоз влажностью 70% содержал в среднем 0,46% общего азота, 0,08% аммонийного азота, 0,21% фосфора (Р2О5) и 0,66% калия (К2О). Содержание органического вещества (на сухую массу) составляло 60%, соотношение СМ равно 19.
Севооборот зернотравяной со следующим чередованием культур: однолетние травы (овес сорта Скакун на зеленый корм), озимая рожь Восход, ячмень Гонор, многолетние травы 1-го и 2-го годов пользования, яровая пшеница Мис, овес Скакун. Закладку и проведение опыта выполняли в соответствии с Программой и методикой исследований в Географи-
ческой сети опытов по комплексному применению средств химизации в земледелии [8].
Метеорологические условия в четвертой ротации севооборота различались по годам исследований. Гидротермический коэффициент за период вегетации (апрель-сентябрь), близкий к норме (1,9), наблюдался соответственно в 2003, 2005 гг. и равный норме - в 2008 г. (рис. 1). Значительно выше нормы (в 1,4 раза) он был в 2006 г. При этом избыточное количество атмосферных осадков выпало в августе. В остальные годы ГТК был ниже среднемноголетнего значения.
1
\ 1
и \ А А 1 А . Г
А] Ц/ \д / \ V N
/V V V
2002 2003 2004 2005 ж* 2006 2007 2008
Рис. 1. Гидротермический коэффициент в период четвертой ротации севооборота
Результаты и их обсуждение. Анализ среднегодовой продуктивности зернотравяного севооборота (поле 1) показал, что за четвертую ротацию (2002-2008 гг.) в контроле без применения удобрений она была самой низкой в опыте и составляла 2,1 т кормовых единиц с 1 га (табл. 1). Удобрения, особенно при оптимизации сочетаний и доз, оказали большое влияние на развитие и продукционные процессы сельскохозяйственных культур.
1. Продуктивность зернотравяного севооборота в зависимости от доз и сочетаний подстилочного навоза и минеральных удобрений
Вари- Основная Прибавка Вари- Основная Прибавка
ант продук- т к.е. % ант продукция, т к.е. %
опыта ция, т к.е./га /га т к.е./га /га
0000 2,10 - - 1114 3,49 1,39 66,2
3000 2,95 0,85 40,5 4114 3,07 0,97 46,2
0300 2,39 0,29 13,8 1414 3,09 0,99 47,1
0030 2,75 0,65 31,0 1144 2,93 0,83 39,5
3300 2,88 0,78 37,1 4414 2,94 0,84 40,0
3030 2,95 0,85 40,5 4144 3,22 1,12 53,3
0330 3,01 0,91 43,3 1444 3,33 1,23 58,6
3330 3,26 1,16 55,2 4444 3,38 1,28 61,0
0003 2,88 0,78 37,1 2222 3,13 1,03 49,1
3003 3,32 1,22 58,1 5222 3,51 1,41 67,1
0303 3,04 0,94 44,8 2522 3,10 1,00 47,6
0033 3,16 1,06 50,5 2252 3,40 1,30 61,9
3303 3,10 1,00 47,6 5522 3,40 1,30 61,9
3033 3,47 1,37 65,2 5252 3,59 1,49 71,0
0333 3,32 1,22 58,1 2552 3,46 1,36 64,8
3333 3,24 1,14 54,3 5552 3,39 1,29 61,4
1111 2,57 0,47 22,4 2225 3,23 1,13 53,8
4111 3,18 1,08 51,4 5225 3,17 1,07 51,0
1411 2,96 0,86 41,0 2525 2,53 0,83 39,5
1141 3,43 1,33 63,3 2255 3,36 1,26 60,0
4411 2,76 0,66 31,4 5525 3,47 1,37 65,2
4141 2,94 0,84 40,0 5255 3,12 1,02 48,6
1441 3,54 1,44 68,6 2555 3,18 1,08 51,4
4441 3,33 1,23 58,6 5555 3,53 1,43 68,1
НСР05 0,62
7
6
5
4
3
2
0
Плодородие 42010
31
Зависимость продуктивности 1 га севооборотной площади от доз и соотношений применяемых удобрений описывалась следующим уравнением регрессии:
У = 2.07 + 0.27№'5 + 0.08Р + 0.18К + 0.41Н05 - 0.11(Ж) 05 -- 0.11(РН) 05- 0.13 (КН)05, К=0.88.
Одностороннее внесение азотных удобрений в трехкратной дозе позволяло поднять продуктивность севооборота до 2,95 т к.е./га, или на 40,5% по отношению к контролю, калийных - до 2,75 т к.е./га (на 31%). Применение трехкратной дозы фосфора было неэффективным. При использовании органической системы (вариант с тройной дозой навоза) получено 2,88 т к.е./га, а прибавка урожая составила 37,1% (рис. 2). Важно указать на положительный эффект органической системы, наблюдаемый во влажный 2006 г., когда при выращивании многолетних трав по сбору кормовых единиц с 1 га она на 16% превосходила минеральную систему и не уступала органо-минеральной.
ская система за время четвертой ротации позволяла, наоборот, повысить значение рН на 0,2 ед.
2. Агрохимические свойства дерново-подзолистои легкосуглинистой почвы по вариантам опыта в начале (1) и конце (2) 4-й рота_ции севооборота_
Вариант рН С,% Р2О5, мг/кг К2О, мг/кг
1 2 1 2 1 2 1 2
0000 5,6 5,2 0,9 1,0 70 56 25 55
3000 5,2 5,0 0,9 1,1 80 162 40 90
0300 5,0 5,1 0,9 1,0 260 262 25 85
0030 5,7 5,3 0,9 1,1 75 53 40 85
3330 5,1 4,9 0,9 1,2 245 174 63 100
0003 5,4 5,6 0,9 1,0 170 160 211 145
1111 5,3 5,5 0,9 1,1 200 302 127 130
2222 5,8 4,4 1,1 1,1 265 475 130 125
3333 5,8 4,9 1,1 1,3 305 213 124 145
4444 5,8 5,3 1,1 1,3 435 503 239 200
5555 4,9 4,9 1,3 1,2 495 425 251 235
60
50 « 40
1 30 ю
Ü 20 с
10 0
55.2
40.5
I nJ
Рис. 2. Прибавки урожая сельскохозяйственных культур в среднем за год в зависимости от удобрений
Внесение полного минерального удобрения в тройной дозе, а также полного минерального удобрения на фоне навоза повысило продуктивность севооборота до 3,26 т к.е./га, что на 55,2% выше контроля без удобрений. При этом урожайность культур по годам опыта по отношению к контролю была более выровненной в вариантах с удобрениями. Резкое снижение эффективности удобрений наблюдалось в неблагоприятные по увлажнению годы (2002, 2004 гг.), когда гидротермический коэффициент был в 2 раза ниже климатической нормы.
Органо-минеральная система с одинарными дозами удобрений (вар. 1111) не обеспечивала достоверного прироста продуктивности севооборота, в то же время эта система с двойными дозами дала существенную прибавку урожая -49,1% по отношению к контролю.
Наиболее высокая продуктивность культур севооборота в четвертой ротации - 3,5-3,6 т к.е./га в год - достигалась при использовании органо-минеральной системы с высокими дозами фосфора и калия (вар. 1441), 4-кратной дозой навоза (вар. 1114), 5-кратными дозами азота (вар. 5222, 5252, 5555). Прибавки к контролю при этом находились на уровне 66-71%, но в то же время они не отличались достоверно от органо-минерального варианта с двукратными дозами удобрений. Анализ продуктивности культур в органо-минеральных вариантах с последовательным повышением доз удобрений от одинарных до пятикратных: 1111, 2222, 3333, 4444, 5555 -выявил тенденцию ее роста, соответственно, 2,57; 3,13; 3,24: 3,38; 3,53 т кормовых единиц с 1 га.
Различные системы удобрений неоднозначно влияли на агрохимические свойства легкосуглинистой почвы (табл. 2). В конце четвертой ротации севооборота по отношению к ее началу, то есть после 7 лет выращивания полевых культур, повышалась кислотность почвы в контроле и, как правило, при внесении только минеральных удобрений в вар. 3000, 0300, 0030, 3330. Однако подкисление почвы в четвертой ротации, несмотря на то, что известкования в этот период не проводили, происходило менее интенсивно, чем в первые три ротации севооборота. Важно отметить также, что органиче-soil@bio.vsu.ru, info@vniia-pr.ru
Длительное применение практически всех сочетаний удобрений в опыте, за исключением 5-кратных доз NPK и навоза (вар. 5555), в конце ротации улучшало гумусное состояние почвы, повышая содержание органического углерода на 0,1-0,3%.
Отмечено снижение содержания подвижного фосфора в почве на контроле, при одностороннем внесении калийных удобрений, а также - тройной дозы навоза. В вариантах с применением органо-минеральных систем удобрений, особенно при низких и умеренных дозах фосфора (20-40 кг/га Р2О5), содержание подвижных фосфатов за 7 лет повышалось на 100-210 мг/кг.
Калийный режим почвы в четвертой ротации стал более стабильным и при внесении только минеральных удобрений, и при совместном внесении с навозом, за исключением 4-5-кратных доз. В то же время органическая система с 3-кратной дозой навоза не могла обеспечить бездефицитный баланс калия в почве. В целом же следует указать на улучшение калийного режима легкосуглинистой почвы в конце опыта при длительном применении органо-минеральных систем с умеренными дозами органических и минеральных удобрений.
Заключение. На дерново-подзолистой легкосуглинистой почве в 7-польном зернотравяном севообороте целесообразно применение органо-минеральной системы удобрения в ежегодных дозах N40P40K40 + 6 т/га навоза, позволяющей оптимизировать баланс органического вещества, фосфатный и калийный режимы и обеспечивать среднегодовую продуктивность 3,1 т кормовых единиц с 1 га. При этом под яровые зерновые: ячмень, овес, пшеницу - дозы азотных, фосфорных и калийных удобрений в расчете на 1 га должны составлять по 60 кг, под озимую рожь - 90 кг д.в. Под озимую рожь эффективно также вносить 20 т/га подстилочного навоза. Для улучшения реакции почвенной среды необходимо предусматривать периодическое известкование. Литература
1. Прянишников Д.Н. Избранные сочинения. Т. 1. Агрохимия. М.: Колос, 1965. 767 с. 2. Мамченков И.П. Основные принципы рационального использования органических удобрений в Советском Союзе // Использование органических удобрений. М.: Колос. 1966. С. 5-22. 3. Хлыстовский А.Д., Вехов П.А., Богданов Н.М. Влияние длительного применения минеральных и органических удобрений на органическое вещество почвы // Химия в сельском хозяйстве. 1979. Т. 17. № 8. С. 27-30. 4. Минеев В.Г., Дебрецени Б., Мазур Т. Биологическое земледелие и минеральные удобрения. М.: Колос, 1993. 615 с. 5. Лукин С.М., Еськов А.И. Длительность действия органических удобрений // Плодородие. 2004. № 1 (16). С. 15-17. 6. Сычев В.Г., Аристархов А.Н., Харитонова А.Я., Толстоусов В.П., Ефимова Н.К., Бушуев Н.Н. Интенсификация продукционного процесса растений микроэлементами. Приемы управления. М.: ВНИИА, 2009. 520 с. 7. Иванова Т.И. Прогнозирование эффективности удобрений с использованием математических моделей. М.: Агропромиздат, 1999. 235 с. 8. Программа и методика исследований в Географической сети полевых опытов по комплексному применению средств химизации в земледелии. М.: ВИУА, 1990. 187 с.
54.3
32
Плодородие 4 2010
EFFECT OF LONG-TERM APPLICATION OF ORGANIC AND MINERAL FERTILIZERS G.E. Merzlaya, T.A. Devyatova*, E. V. Ponomareva*, I. V. Rumyantseva* Pryanishnikov Research Institute of Agricultural Chemistry, Russian Academy of Agricultural Sciences, ul Pryanishnikova 31a,
Moscow, 127550 Russia *Vorontzh State University, ul. Michurina 1, Voronezh, 394087Russia The efficiency of organo-mineral fertilizing system with the annual application of N40P40K40 and 6 t/ha manure, which provided an average annual productivity of 3.1 t f.u./ha, was revealed in a 30-year-long field experiment during the fourth cycle of grain-grass crop rotation. In the end of the experiment, the agrochemical parameters of sandy loamy soddy-podzolic soil were improved under the effect of organo-mineral fertilization.
Key words: organic and mineral fertilizers, application rates, fertilizer combinations, productivity of grain-grass crop rotation, agro-chemical properties of soil.
n^odopodae4 2010
33
