CC BY
13
УДК 54:631.164:631.445.4(470.63) DOI 10.24411/0235-2516-2018-10002
ЭФФЕКТИВНОСТЬ ГИДРОГЕЛЯ НА ПЯТЫЙ ГОД ПОСЛЕ ВНЕСЕНИЯ НА ОБЫКНОВЕННЫХ ЧЕРНОЗЕМАХ В УСЛОВИЯХ СТАВРОПОЛЬЯ
Е.И. Годунова, д.с.-х.н., С.Н. Шкабарда, к.с.-х.н.
Северо-Кавказский федеральный научный аграрный центр, e-mail: sniish@mail.ru
Изложены результаты исследований по изучению эффективности последействия сильно набухающего гидрогеля на обыкновенных черноземах Центрального Предкавказья. Установлено, что на пятый год после внесения под действием гидрогеля отмечалось увеличение запасов продуктивной влаги в метровом слое почвы в зависимости от его дозы, способа обработки почвы и фазы развития редьки масличной на 3,3-29,6 мм, или 4,3-34,4%, улучшение структурного состояния почвы: коэффициент структурности увеличился с 1,63-1,65 до 2,80-2,95 при НСР0,05 = 0,23, а также особо ценных фракций 0,5-5,0 мм с 33,6-35,2 до 40,8-40,9% при НСР0,05 = 2,79% и 1-3 мм с 16,8-19,3% до 20,1-21,5% (НСР0,05 = 2,79%). На пятый год после внесения в дозах 300 и 400 кг/га гидрогель оказал положительное влияние на урожайность зеленой массы редьки масличной лишь на удобренном фоне (N60P60K60) и был неэффективен без применения удобрений. При этом лучшие результаты получены на варианте с использованием гидрогеля в дозе 400 кг/га.
Ключевые слова, обыкновенный чернозем, гидрогель, запасы продуктивной влаги, гумус, подвижный фосфор, обменный калий, урожайность, редька масличная.
EFFICIENCY OF HYDROGEL AT FIFTH YEAR APPLICATION AT ORDINARY CHERNOZEM
IN CONDITIONS OF STAVROPOL REGION
Dr.Sci. E.I. Godunova, Ph.D. S.N. Shkabarda
North Caucasus Federal Agricultural Research Centre, e-mail: sniish@mail.ru
The results of studies on the effectiveness of the aftereffect of strongly swelling hydrogel on ordinary chernozems of the Central Caucasus are presented. It was found that for the fifth year after application under the influence of the hydrogel there was an increase in reserves of productive moisture in the meter layer of soil depending on its dose, method of soil treatment and phase of development of oilseed radish by 3.3-29.6 mm or 4.3-34.4%, improvement of the structural condition of the soil: the increase in the coefficient of structure from 1.63-1.65 to 2.80-2.95 at SNR = 0.23; and particularly valuable fractions of 0.5-5.0 mm with a 33.6-35.2 to 40.8-40.9% at SNR = 2.79% and 1-3 mm with a 16.8-19.3% to 20.1-21.5% (SNR = 2.79%). For the fifth year after application in doses of 300 and 400 kg/ha the hydrogel had a positive impact on the yield of green mass of oil radish on fertilized background (N60P60K60) and was ineffective without the use of fertilizers. The best results are obtained with the use hydrogel of400 kg/ha.
Keywords. ordinary chernozem, hydrogel, productive moisture reserves, humus, mobile phosphorus, exchange potassium, yield, oilseed radish.
Стабилизация производства растениеводческой продукции в южных регионах связана с увеличением влагообеспеченности возделываемых культур [1-3]. Одним из эффективных средств снижения дефицита влаги в почве служат сильнонабухающие гидрогели (в 300-1000 раз), которые в засушливых условиях способствуют росту урожайности возделываемых культур. Проведенные исследования [4, 5] подтвердили положительную роль гидрогеля на обыкновенных черноземах Центрального Предкавказья на содержание продуктивной влаги и урожайность полевых культур в течение четырех лет после внесения. Для того, чтобы выяснить длительность последействия гидрогеля и сделать вывод об экономической целесообразности его при-
менения исследования были продолжены.
Цель работы - изучить эффективность применения гидрогеля на обыкновенном черноземе в условиях неустойчивого увлажнения Центрального Предкавказья.
Объекты и методы. Исследования проводили на опытном поле Ставропольского НИИСХ на черноземе обыкновенном среднемощном слабогумусиро-ванном среднесуглинистом. Гидрогель - сильнона-бухающий полимер (в 300-1000 раз) вносили в дозах 0, 100, 200, 300 и 400 кг/га под основную обработку в 2012 г., с последующим изучением его эффективности в прямом действии и последействии. Опыт трехфакторный: гидрогель применяли на неудобренном и удобренном фоне при ежегодном внесении
нитроаммофоски в дозе К60Р60К60. Схема опыта: отвальная вспашка на глубину 20-22 см плугом ПН-8-35 и мелкая обработка на 10-12 см, выполняемую дисковой бороной БДТ-3. Исследования проводили в звене севооборота: сидеральный пар - озимая пшеница - озимая пшеница. На пятый год после внесения полимера возделывали редьку масличную сорта Тамбовчанка на сидерат. Данные обрабатывали методом дисперсионного анализа с применением программы AgCStat-Excel.
Результаты исследования. На пятый год после внесения гидрогеля отмечено увеличение запасов продуктивной влаги в метровом слое почвы в посевах редьки масличной. В зависимости от фазы ее развития («елочка» или цветение), дозы гидрогеля, способа обработки почвы и удобренности они превышали контроль на 3,3-29,6 мм, или 4,3-34,4%.
Влияние гидрогеля на содержание гумуса на пятый год после внесения было существенным: Рфакт = 4,1 при Ртабл. 0,95 = 2,6, хотя степень влияния этого фактора составляет лишь 10,5% (табл. 1).
От действия гидрогеля при отвальной вспашке на неудобренном фоне (табл. 2) отмечалось увеличение содержания гумуса на 0,15 (100 кг/га гидрогеля) -0,29% (400 кг/га). На удобренном фоне наблюдалась тенденция к его снижению на 0,05 и 0,03% при внесении 100 и 200 кг/га гидрогеля соответственно (или
1.5 и 0,9% относительно удобренного контроля без гидрогеля). При использовании дозы 300 кг/га изменений в гумусном состоянии не отмечалось, в то время как на варианте с применением гидрогеля в дозе 400 кг/га наблюдалось увеличение содержания органического вещества на 0,08% (или 2,4% относительно удобренного контроля без гидрогеля) при НСРо 05 = 0,164%. При мелкой обработке на неудобренном фоне положительная тенденция изменения гумусного состояния почвы отмечалась на вариантах с внесением гидрогеля 100 (+0,07%), 200 (+0,05%) и 400 кг/га (+0,11%). По отношению к контролю рост содержания органического вещества составил 2,2;
1.6 и 3,5%. Лишь на делянках с применением гидрогеля 300 кг/га наблюдалась незначительная убыль гумуса, равная 0,01% (или -0,3% к контролю).
Влияние обработок на гумусное состояние почвы. Под действием мелкой обработки на неудобренном фоне снижение гумуса отмечалось на вариантах с гидрогелем и составило 0,06% (100 кг/га гидрогеля) - 0,16% (400 кг/га гидрогеля), или на 1,8-4,7% относительно к неудобренному контролю при отвальной вспашке на 20-22 см. Лишь на варианте без гидрогеля количество органического вещества было на 0,02% меньше (или на 0,6% к контролю), чем при традиционной обработке без гидрогеля и удобрений.
На удобренном фоне при мелкой обработке на контроле и внесении гидрогеля в дозе 100, 300 и 400 кг/га в 2017 г. наблюдалось несущественное снижение гумуса на 0,10; 0,03; 0,01 и 0,01% соответствен-
но. Самая большая убыль гумуса в 0,10% отмечалась на удобренном контроле без гидрогеля, однако она не существенна, так как НСР0,05 = 0,164%.
Влияние удобрений на содержание гумуса. На фоне отвальной вспашки на варианте без применения гидрогеля (контроль + К60Р60К60) отмечалась тенденция увеличения гумуса на 0,14% в абсолютном выражении, или 4,5% относительно неудобренного контроля при НСР0,05 = 0,164%. На вариантах с гидрогелем содержание гумуса на удобренном фоне было на 0,02% (гидрогель, 300 кг/га) - 0,07% (гидрогель, 200 кг/га), или 0,6-2,1% меньше по отношению к контролю (без гидрогеля и удобрений).
1. Результаты дисперсионного ^ анализа
Изучаемые факторы -факт —табл. 0,95 Влияние, %
Гумус
А (обработка) 5,2 4,1 3,4
В (гидрогель) 4,1 2,6 10,5
С (удобрения) 0,5 4,1 0,3
Р205
А (обработка) 93,1 4,1 17,3
В (гидрогель) 2,0 2,6 1,5
С (удобрения) 354,8 4,1 66,1
Взаимодействие АС 18,5 4,1 3,4
К2О
А (обработка) 70,1 4,1 24,0
В (гидрогель) 1,0 2,6 1,3
С (удобрения) 128,3 4,1 43,9
Взаимодействие АВ 2,8 2,6 3,9
Взаимодействие АС 33,1 4,1 11,3
2. Влияние гидрогеля, обработки почвы и удобрений на агрохимические свойства
Доза гидрогеля, кг/га Доза удобрений, кг д.в/га Гумус, % Р2О5, мг/кг К2О, мг/кг
Отвальная вспашка, 20-22 см
0 - 3,13 12,9 177
^0Р60К60 3,27 24,8 201
100 - 3,28 15,3 181
^60Р60К60 3,22 23,1 208
200 - 3,31 14,6 172
^0Р60К60 3,24 26,9 199
300 - 3,29 13,9 183
^0Р60К60 3,27 26,4 201
400 - 3,42 14,3 186
^60Р60К60 3,35 23,8 207
Мелкая обработка, 10-12 см
0 - 3,15 17,5 186
^0Р60К60 3,17 37,7 262
100 - 3,22 18,1 194
^0Р60К60 3,19 38,5 274
200 - 3,20 18,5 198
^60Р60К60 3,25 37,3 284
300 - 3,14 18,3 189
^0Р60К60 3,26 35,1 254
400 - 3,26 18,5 188
^60Р60К60 3,34 28,2 243
НСР0,05 0,164 4,68 26,0
При мелкой обработке положительная тенденция действия удобрений на гумусное состояние почвы наблюдалась на контроле (без гидрогеля) и при внесении гидрогеля 200-400 кг/га. Увеличение количества гумуса здесь составило лишь 0,02 и 0,05-0,12% (НСР0,05 = 0,164%) по отношению к контролю без гидрогеля и без удобрений. Некоторое уменьшение количества гумуса на 0,03%, или -0,9% к контролю отмечалось на варианте с внесением гидрогеля в дозе 100 кг/га. Таким образом, существенное улучшение гумусного состояния почв в 2017 г. отмечалось лишь при отвальной обработке почвы на неудобренном фоне на вариантах со следующими дозами гидрогеля, внесенного в 2012 г.: 100 кг/га и 300 кг/га - 0,16%, 200 кг/га - 0,18%, 400 кг/га - 0,29% (при НСР0,05 = 0,16%).
NO3. Влияние гидрогеля и удобрений на содержание нитратного азота в метровом слое почвы в фазе цветения редьки масличной было несущественным (табл. 3). Различия в количестве NO3 незначительны, что связано с выносом этого элемента растениями.
P2O5. Влияние гидрогеля на содержание P2O5 на пятый год после внесения было несущественным: Fфакт = 2,0 при Fтабл. 095 = 2,6). На фоне отвальной вспашки при содержании подвижного фосфора в слое 0-20 см на контроле (без гидрогеля) 12,9 мг/кг, на вариантах с гидрогелем его количество составляло 13,9 (300 кг/га гидрогеля) - 15,3 мг/кг (100 кг/га гидрогеля), что на 1,0-2,4 мм, или 7,8-18,6% больше. Такая же закономерность наблюдалась и на мелкой обработке при более высоком уровне содержания P2O5. Если на контроле количество P2O5 составляло 17,5 мг/кг, то при внесении гидрогеля 18,1 (100 кг/га) - 18,5 мг/кг (200 и 400 кг/га), или на 3,4-5,7% больше.
Влияние обработок на P2O5. Более высокое содержание P2O5 отмечалось при мелкой обработке по сравнению с традиционной отвальной вспашкой без удобрений: превышение составляло 0,8 мг/кг (300 кг/га гидрогеля) - 4,6 мг/кг (без гидрогеля), или 4,6-35,6% при НСР0,05 = 4,68 мг/кг, Fфакт = 93,1; Fтабл. 0,95 = 4,1; влияние - 17,3%. Более существенные различия наблюдались на удобренном фоне: от 4,4 мг/кг (400 кг/га гидрогеля) до 15,4 мг/кг (100 кг/га гидрогеля), или 18,5-66,7%. Это связано с тем, что при мелкой обработке удобрения остаются в верхнем пересыхающем слое почвы и поэтому самая большая разница 12,9 и 15,4 мм (или 52,0 и 66,7%) имеет место в контроле и на варианте с небольшой дозой гидрогеля (100 кг/га). С улучшением увлажненности различия снижаются до 10,4 мг/кг (38,7%) при внесении гидрогеля 200 кг/га, 8,7 мг/кг (33,0%) - на варианте с гидрогелем 300 кг/га. Самая маленькая и несущественная разница - 4,4 мг/кг (18,5%) отмечается при использовании самой высокой 400 кг/га в опыте дозы гидрогеля.
Влияние удобрений на количество P2O5. Наиболее значительное влияние на содержание P2O5 в почве оказали удобрения: Fфакт = 354,8; Fтабл. 095 = 4,1; степень влияния - 66,1%. На удобренном фоне количество P2O5 варьировало при отвальной вспашке в пределах 23,1 (100 кг/га гидрогеля) -26,9 мг/кг (200 кг/га гидрогеля), что на 7,8-12,5 мг/кг или 51,0-92,2% больше, чем на неудобренных вариантах. При мелкой обработке на удобренных делянках его содержание в зависимости от дозы гидрогеля варьировало от 9,7 (400 кг/га гидрогеля) до 20,4 мг/кг (100 кг/га гидрогеля), или на 52,4115,4% (в 1,5-2,2 раза) больше, чем на неудобренном фоне (НСР0,05 = 4,68 мг/кг).
Причем при мелкой обработке с увеличением дозы гидрогеля от 0 до 400 кг/га разница в обеспеченности слоя 0-20 см подвижным фосфором между удобренном и неудобренном фоном снижалась от 20,2-20,4 мг/кг (контроль, 100 кг/га гидрогеля) до 18,8 мг/кг (200 кг/га гидрогеля) - 16,8 мг/кг (300 кг/га гидрогеля) и 9,7 мг/кг (400 кг/га гидрогеля). Это связано с содержанием влаги в почве, а также большим выносом элементов питания с более высоким урожаем при внесении гидрогеля (больше доза гидрогеля ^ больше влаги удерживается в почве от испарения и стока ^ выше урожайность ^ больше вынос с урожаем в результате более интенсивного поглощения и расхода подвижного фосфора из почвы).
K2O. Гидрогель незначительно влияет на содержание обменного калия в слое 0-20 см: Fфакг = 1,0 при Fтабл. 0,95 = 2,6. На фоне отвальной вспашки без удобрений под действием гидрогеля наблюдалась тенденция увеличения его количества на вариантах с дозами 100, 300 и 400 кг/га на 4; 6 и 9 мг/кг соответственно при НСР005 = 26,0 мг/кг, или на 2,3; 3,4 и 5,1% к контролю без гидрогеля. Исключение составляет вариант с внесением 200 кг/га гидрогеля, где вместо увеличения, наоборот, отмечалась тенденция к снижению содержания обменного калия на 5 мг/кг, или 2,8% по отношению к контролю (со 177 до 172 мг/кг).
На удобренном фоне при отвальной вспашке на 20-22 см наблюдалось более высокое (на 7 и 6 мг/кг или 3,5 и 3,0%) количество K2O на вариантах с гидрогелем 100 и 400 кг/га. При внесении гидрогеля 200 кг/га содержание обменного калия было на 2 мг/кг, или 1,0% меньше, чем на контроле. При использовании гидрогеля 300 кг/га в слое 0-20 см содержалось столько же обменного калия, как и на контроле без гидрогеля.
На фоне мелкой обработки без удобрений на вариантах с гидрогелем содержание калия возросло на 2,0 (400 кг/га гидрогеля) - 12 мг/кг (200 кг/га гидрогеля), или 1,1-6,5% больше, чем на контроле (без гидрогеля). При использовании удобрений на вариантах с внесением 100 и 200 кг/га гидрогеля отмечалась тенденция увеличения (на 12 и 22 мг/кг, или
3. Влияние гидрогеля и удобрений на содержание нитратного азота в 2017 г.
Вариант Слой почвы, см
0-10 10-20 20-30 30-40 40-50 50-60 60-70 70-80 80-90 90-100
Отвальная вспашка - контроль 0,4 0,5 0,9 0,4 0,3 0,2 0,3 0,2 0,2 0,2
Отвальная вспашка - контроль + К60Р60К60 0,6 0,3 0,1 0,1 0,1 0,3 0,2 0,6 0,1 0,2
Отвальная вспашка - гидрогель 400 кг/га 1,4 1,1 0,9 0,6 0,4 0,4 0,2 0,2 0,3 0,3
Отвальная вспашка - гидрогель 400 кг/га + К60Р60К60 0,8 0,8 0,7 0,6 1,6 0,5 0,3 0,1 0,1 0,2
4,6-8,4%) количества К20, в то время как при более высоких его дозах (300 и 400 кг/га), наоборот, снижение на 8,0 (300 кг/га гидрогеля) и 19,0 мг/кг (400 кг/га гидрогеля), или 3,1 и 7,3% соответственно.
Влияние обработок на содержание К20 в слое 020 см было существенным: Рфакт = 70,1 при Ртабл. 0,95 = 4,1 и доле влияния 24%. Отмечалось более высокое содержание обменного калия на фоне мелкой обработки по сравнению с отвальной вспашкой на 20-22 см. На неудобренном фоне эта разница составляла 2 (400 кг/га гидрогеля) - 26 мг/кг (200 кг/га гидрогеля), или 1,1-15,1% (к соответствующим вариантам на фоне отвальной вспашки), на удобренном - эти различия были более значительными и существенными - 36-85 мг/кг при НСР005 = 26,0 мг/кг, или 17,4-42,7%. По-видимому, внесенный с удобрениями калий менее активно использовался растениями при мелкой обработке на 10-12 см, так как находился в поверхностном пересыхающем слое.
Влияние удобрений на К20. Наиболее существенное влияние на содержание обменного калия оказали удобрения (К60Р60К60): Рфакт = 128,3 при Ртабл. 0,95 = 4,1 и влиянии 43,9%. Они способствовали повышению его количества на фоне отвальной вспашки на 18 (300 кг/га гидрогеля) - 27 мг/кг (100 кг/га гидрогеля), или 9,8-15,7% к неудобренным вариантам. Еще более значительное увеличение содержания К20 наблюдалось на фоне мелкой обработки на 10-12 см, которое составило 55 (400 кг/га гидрогеля) - 86 мг/кг (200 кг/га гидрогеля), или 29,2-43,4%, что связано с меньшим выносом этого элемента с более низким урожаем.
Структурное состояние. В нашем опыте также как и на легких по гранулометрическому составу почвах Астраханской области и черноземах выщелоченных тяжелосуглинистых Пензенской области [7] под действием гидрогеля отмечалось улучшение
структурного состава чернозема обыкновенного среднесуглинистого. На варианте с использованием самой высокой дозы гидрогеля 400 кг/га произошло увеличение коэффициента структурности в зависимости от способа обработки почвы с 1,63-1,65 до 2,80-2,95 (НСР0,05 = 0,23) за счет уменьшения доли мелких частиц (<0,25 мм) с 6,8-7,0 до 3,3-3,9 (НСР005 = 1,09%) и глыбистой фракции (>10 мм) с 30,8-31,2 до 21,4-23,0% (НСР0,05 = 2,10%). В то же время наблюдалось увеличение агрегатов агрономически ценного размера (0,25-10,0 мм) на этом варианте: с 62,0-62,2 до 73,7-74,7% (НСР0,05 = 2,49%), а также фракций 0,5-5,0 мм - с 33,6-35,2 до 40,8-40,9% (НСР0,05 = 2,79%) и 1-3 мм - с 16,8-19,3 до 20,1-21,5% (НСР0,05 = 2,79%). Снизился размер средневзвешенного диаметра с 6,2-6,4 мм до 5,6-5,7 мм (НСР0 05 = 0,24 мм). При этом количество эрозионно опасных частиц (<1 мм) существенно не изменилось.
На пятый год после внесения гидрогель на неудобренном фоне не оказал положительного влияния на урожайность зеленой массы редьки масличной, в то время как при внесении удобрений К60Р60К60 было получено в зависимости от способа обработки на вариантах с дозами гидрогеля 300 и 400 кг/га 42-82 ц/га дополнительной продукции (НСР0,05 = 39,7 ц/га) или 11,3-26,4% к контролю
(Рфакт = 6,3 при Ртабл. 0,95 = 3,9).
Наибольший прирост урожайности зеленой массы редьки масличной на 153-281 ц/га или 96,8209,7% в зависимости от способа обработки почвы и дозы гидрогеля наблюдался от действия удобрений (Рфакт = 1134,4 при Ртабл. 0,95 = 3,9).
Таким образом, на пятый год после внесения отмечено положительное воздействие гидрогеля на содержание продуктивной влаги и структурное состояние почвы, а на удобренном фоне - и на продуктивность редьки масличной.
Литература
1. Кулинцев В.В., Годунова Е.И., Желнакова Л.И. и др. Система земледелия нового поколения Ставропольского края: монография. - Ставрополь: Агрус, 2013. - 520 с.
2. Гончаров Б.П., Петрова Л.Н., Шевченко А.С. и др. Рекомендации по системам ведения сельского хозяйства Ставропольского края. Ч. II, Система земледелия. - М.: ВНИИЭСХ, 1988. - 239 с.
3. Годунова Е.И., Желнакова Л.И., Удовыдченко В.И. Состояние и пути оптимизации зерновой отрасли Ставрополья // Земледелие, 2011, № 3. - С. 8-12.
4. Гундырин В.Н., Годунова Е.И., Шкабарда С.Н. Использование гидрогеля в зоне неустойчивого увлажнения Ставрополья // Земледелие, 2014, № 6. - С. 37-38.
5. Годунова Е.И., Гундырин В.Н., Шкабарда С.Н. Перспективы использования гидрогеля в земледелии Центрального Предкавказья // Достижения науки и техники АПК, 2014, № 1. - С. 24-27.
6. Кузин Е.Н., Кузнецов А.Ю., Кузина Л.А. Изменение плодородия чернозема выщелоченного под влиянием во-доудерживающего полиакриламидного гидрогеля В-415К / Эволюция и деградация почвенного покрова: Матер. Второй междунар. конф., т. 1. - Ставрополь, 2002. - С. 407-410.
