CC BY
40
УДК 631.41(571.12)
ФОСФОРНЫЙ РЕЖИМ ПАХОТНЫХ СЕРЫХ ЛЕСНЫХ ПОЧВ
СЕВЕРНОГО ЗАУРАЛЬЯ
!Н.А. Груздева, 2Д.И. Еремин, д.б.н. 1 Станция агрохимической службы «Тюменская», e-mailg.nessi@mail.ru
2Государственный аграрный университет Северного Зауралья, e-mail: soil-tyumen@yandex.ru
Представлены результаты многолетних исследований фосфорного режима трех подтипов серой лесной почвы Северного Зауралья. Установлено, что пахотные темно-серые лесные почвы характеризуются повышенной обеспеченностью подвижным фосфором, содержание которого на протяжении 21 года варьировало в пределах 186-319 мг/кг почвы, в серых и светло-серых лесных - от 22 до 147 мг/кг. Единственным источником поступления фосфора служат органические удобрения, поскольку фосфорные удобрения не используют. Внесение торфонавозного компоста в количестве 315 т/га на протяжении 21 года не обеспечивает восстановления фосфорного режима серых лесных почв. Относительной стабильностью содержания фосфора характеризуется темно-серая лесная почва, остальные подтипы нестабильны. Ежегодно из валовых форм фосфора темно-серых и серых лесных переходит 53 и 41 кг/га водорастворимых фосфатов. Выращивание сельскохозяйственных культур на светло-серых лесных почвах должно обязательно сопровождаться ежегодным внесением фосфорных удобрений. На серых и темно-серых лесных почвах стабилизация фосфорного состояния происходит за счет постепенного высвобождения фосфора из валовых форм.
Ключевые слова: светло-серые лесные и темно-серая лесная почвы, подвижный фосфор, минеральные удобрения, пашня, Северное Зауралье, плодородие, биогенный вынос.
PHOSPHOROUS REGIME OF ARABLE GREY FOREST SOIL IN NORTHERN TRANS-URAL
1N.A. Gruzdeva, 2Dr.Sci. D.I. Eremin
1 State Station of AgrochemicalService «Tyumenskaya», e-mailg.nessi@mail.ru 2Northern Trans-Ural State Agricultural University, e-mail: soil-tyumen@yandex.ru
Presents the results of years of research phosphate mode of the three subtypes of grey forest soils of Northern Trans-Ural. It is established that arable dark-grey forest soils of Northern Urals are characterized increased availability ofphosphorus. Its contents for the last 21 years ranged 186-319 mg/kg of soil. The content of mobile phosphorus in gray and light gray forest soils varies over 21 years in a wide range from 22 to 147 mg/kg. The only sources of phosphorus are organic fertilizers, since phosphate fertilizers are not used in agriculture. Making compost in the amount of 315 t/ha for 21 years does not provide recovery ofphosphate regime of grey forest soils. The relative stability ofphosphorus is characterized by dark-grey forest soil, all other subtypes are unstable. Annually from the total forms of phosphorus dark grey and grey forest passes of 53 and 41 kg/ha water soluble phosphates. Cultivation of crops on a light gray forest soils must be accompanied by the annual application of phosphorus fertilizers. On a gray and dark gray forest soils, the stabilization of the phosphorus status is due to the gradual release ofphosphorus from total forms.
Keywords: light-gray forest and dark gray forest soils, plant-available phosphorus, fertilizers, arable land, Northern Trans-Ural, fertility, nutrient removal.
Фосфор - один из главных биогенных элементов питания. Дефицит фосфора в начале развития растений приводит к ухудшению качества получаемой продукции, которое нельзя исправить даже путем внесения фосфорных удобрений в поздние сроки. Чрезмерно высокая обеспеченность фосфором также негативно влияет на рост и развитие сельскохозяйственных растений - резко сокращается период цветения, уменьшается срок налива зерна, что при-
водит к снижению урожая [1]. В отличие от азота, фосфор - не возобновляемый ресурс и его поступление в почву происходит при внесении удобрений. В целинных почвах его запасы определяются валовым содержанием материнской породы. В процессе почвообразования соединения фосфора претерпевают различные изменения, но общее его количество не увеличивается.
В современных почвах фосфор преимущественно сосредоточен в виде фосфорорганических соединений, входящих в состав почвенного органического вещества. Между органическим и минеральным фосфором существует динамическое равновесие, изменяющееся под действием различных факторов. В агроценозах основная часть потребляемого фосфора вывозится с полей вместе с урожаем. Запахивание соломы не дает эффекта по стабилизации фосфорного режима, поскольку почти весь фосфор концентрируется в зерне в составе различных белков [2-4]. В старопахотных почвах подвижный фосфор постепенно потребляется, но возврат практически отсутствует, поскольку фосфорные удобрения не вносят.
Принято считать, что почвы юга Тюменской области богаты фосфором, поэтому сельскохозяйственные предприятия активно используют только азотные удобрения в дозах, обеспечивающих получение зерна не более 3,0 т/га. Восстановление почвенных запасов фосфора при использовании такой системы удобрений не происходит, и в ближайшем будущем продуктивность пашни Северного Зауралья без фосфорных удобрений начнет постепенно снижаться. Поэтому для увеличения плодородия почв и повышения урожайности, необходимо применять не только азотные, но и фосфорно-калийные удобрения [5-7].
Цель исследований - изучение динамики содержания подвижного фосфора в пахотных серых лесных почвах Северного Зауралья.
Условия проведения опыта. Площадь серых лесных почв на юге Тюменской области достигает 880 тыс. га. В структуре пашни они занимают третье место, уступая лишь луговым и черноземным почвам. Распределение по подтипам происходит следующим образом: светло-серые составляют 18%; серые лесные - 42% и темно-серые лесные -40%. Они отличаются между собой не только мощностью гумусового горизонта, но и агрохимическими показателями.
Светло-серые лесные почвы, которые получили наибольшее распространение в подтаежной части, относятся к роду оподзоленных и характеризуются нестабильным гумусовым состоянием и питательным режимом.
Темно-серые лесные почвы занимают 287 тыс. га, что составляет 6% от общей площади пашни Тюменской области. Находятся, в основном, в северной части лесостепной зоны. Их формирование, на юге Тюменской области происходило вблизи черноземных почв. Данный вид почв по плодородию ближе всего к черноземным. Распаханы были примерно в одно и то же время. Темно-серые лесные почвы испытывают сильную антропогенную нагрузку. Но в отличие от черноземов, обладают меньшей буферностью, и более подвержены антро-
погенному фактору почвообразования.
Реперный участок № 28 был заложен сотрудниками ГСАС «Тюменская». Объект изучения - светло-серая лесная почва, среднесуглинистая, сформировавшаяся на покровном суглинке. Расположен в южной подтайге вблизи д. Усалка Ярковского района Тюменской области (57°18'24"; 66о56'25''). Ориентировочно был распахан в 30-е годы XX века. С момента закладки участка (1994 г.) и по настоящее время, используется отвальная система обработки и зернопропашной севооборот. За годы исследований было внесено 230 т/га органических удобрений в виде торфонавозного компоста, приготовленного из низинного торфа и навоза крупнорогатого скота в соотношении 1:3. Среднее содержание веществ в торфонавозном компосте составило: органическое вещество - 220 кг/т; азот общий - 6 кг/т; фосфор -2 кг/т и калий - 5 кг/т.
Реперный участок № 19 расположен вблизи д. Малые Велижаны Нижнетавдинского района Тюменской области, в подтаежной зоне (57о29'35''; 65о44'05'') на расстоянии 70 километров от стационара № 28. Почва - серая лесная среднесуглинистая, сформировавшаяся на лессовидном суглинке. Участок также ориентировочно распахан в 30-е годы ХХ века. На стационаре используется зернопропаш-ной севооборот (картофель - яровая пшеница - яровая пшеница - овес). С 1994 по 2015 г. было внесено 210 т/га органических удобрений в виде торфо-навозного компоста. Среднее содержание веществ составило: органическое вещество - 230 кг/т; азот общий - 5,4 кг/т; фосфор - 1,5 кг/т и калий - 4,2 кг/т.
Реперный участок № 30 расположен в серной лесостепи вблизи деревни Успенка Тюменского района Тюменской области (57о05'30''; 65о03'00''). Почва - темно-серая лесная, среднесуглинистая, сформировавшаяся на покровном суглинке. С момента закладки участка и по настоящее время использовался зернотравяно-пропашной севооборот. За 21 год было внесено: азота 558 кг д.в/га, что соответствовало 27 кг азота в год; 150 т/га органических удобрений. На репере использовался также торфонавозный компост, приготовленный в том же соотношении. Среднее содержание: органическое вещество - 210 кг/т; азот общий - 5,7 кг/т; фосфор - 1,8 кг/т и калий - 5,4 кг/т.
По своему морфогенетическому строению и основным показателям плодородия, изучаемые серые лесные почвы типичны для Сибирского региона [810].
Почвенные образцы отбирали на глубину пахотного горизонта в осенний период, после уборки сельскохозяйственных культур непосредственно перед вспашкой. Отбор, пробоподготовку и химические анализы выполняли сотрудники агрохимической станции «Тюменская». Определение агрохимических показателей проводили в аккредитованной
агрохимической лаборатории в соответствии с нормативной документацией на методы анализов: подвижные соединения фосфора по методу Чирикова [ГОСТ 26204-91]. Статистическую обработку проводили с использованием Microsoft Excel.
Результаты исследований. В 1995 г. содержание подвижного фосфора в пахотном слое отличалось по подтипам почвы. Максимальное его количество было в подтипе темно-серых лесных почв -318 мг/кг почвы (рисунок). Это соответствует очень высокой обеспеченности почвы доступными для растения фосфатами. Столь большие запасы фосфора объясняются проведением фосфоритова-ния в 80-е годы прошлого столетия. На целине этот показатель не превышает 5 мг/кг почвы [11].
Через пять лет (2000 г.) содержание подвижного фосфора не изменилось, несмотря на отсутствие фосфорных удобрений. Стабильное состояние в этот период обусловлено постепенным переходом в доступные формы из фосфорно-органических веществ. В период с 2000 по 2005 гг. содержание доступных для растений фосфатов снизилось, достигая 226 мг/кг почвы - отклонение относительно 2000 г. составило 29%, что соответствовало 446 кг/га. Расчет биогенного выноса показал, что из почвы растения забрали 179 кг фосфора. Остальная часть (266 кг/га) перешла в недоступные для растений формы (таблица). В последующие пять лет содержание подвижных фосфатов в пахотной темно-серой лесной почве продолжало уменьшаться и достигло 193 мг/кг почвы. Данный показатель снизился на 15%, биогенный вынос составил 189 кг/га. В этот период начался переход фосфора из почвенного органического вещества в доступные для растений формы.
К 2015 г. содержание фосфора в слое 0-40 см в темно-серой лесной почве достигло 186 мг/кг, что соответствовало очень высокой обеспеченности этим элементом питания. Снижение содержания P2O5 в почве соответствовало 7% относительно 2010 г. Биогенный вынос с 2010 по 2015 гг. составил 187 кг/га. Часть подвижного фосфора (153 кг/га) была восстановлена за счет валовых форм. Существующих запасов достаточно для получения не более 4,0 т/га зерна. Для планирования более высокой урожайности необходимо дополнительное использование фосфорных удобрений.
В 1995 г. серые лесные почвы в слое 0-40 см содержали 147 мг/кг, что соответствовало высокой обеспеченности почвы фосфатами. Через пять лет произошло снижение (115 кг/га) содержания фосфора на 24%. Биогенный вынос в этот период составил 147 кг/га. Это говорит о том, что часть фосфора была переведена в подвижную форму из недоступной. С 2000 по 2005 г. содержание Р2О5 продолжало уменьшаться, достигая 115 мг/кг почвы. Расчет биогенного выноса фосфора показал, что растения израсходовали 149 кг/га. Данный факт показывает, что в процессе сельскохозяйственного использования из валовых запасов фосфора перешло в доступные формы 111 кг/га подвижных фосфатов. Фосфорные удобрения в этот период также не вносили, что отразилось на содержании подвижных фосфатов в серой лесной почве. С 2005 по 2010 г. обеспеченность фосфором почвы существенно не изменилась. Стабильное состояние обеспечивалось за счет того, что в предыдущие периоды был запущен процесс перехода фосфора в подвижную форму из фосфорорганических соединений. К 2015 г. произошло резкое (в 5 раз) падение содержания подвижных фосфатов - потери достигли 451 кг/га, из которых на биогенный вынос с урожаем пришлось 149 кг/га.
Светло-серые лесные почвы характеризуются низкой буферной способностью, что может привести к резким скачкам содержания фосфора на протяжении короткого времени. Поддерживать достаточную обеспеченность растений доступным фосфором светло-серой лесной почвы можно при помощи систематического внесения фосфорных минеральных удобрений. В 1995 г. содержание подвижных фосфатов составило 194 мг/кг почвы, а через 5 лет - 216 мг/кг. Сельскохозяйственные растения в этот период израсходовали 139 кг фосфора. К 2005 г. содержание фосфора увеличилось до 227 мг/кг почвы. Учитывая тот факт, что биогенный вынос составил 160 кг, а удобрений было внесено не более 60 кг д.в/га, то можно сделать предположение, что в пахотном слое светло-серой лесной почвы процесс трансформации фосфора идет активнее, чем в других подтипах. В период 2005-2010 гг. количество доступного для растений фосфора снизилось на 36%, что соответствовало 389 кг/га. Вынос с урожаем составил 136 кг/га относительно 2005 г. Это можно объяснить переходом основной части фосфатов удобрений в труднодоступные формы, типа фосфата алюминия и железа.
В дальнейшем с минеральными удобрениями было внесено 64 кг/га, что отразилось на обеспеченности пашни фосфатами. К 2015 г. их запасы составили 205 мг/кг почвы, что соответствует очень высокому типу обеспеченности [1]. Наши расчеты показали, что ежегодно в темно-серых лесных почвах из недоступных форм в доступные
Биогенный вынос фосфора в пахотной серой _лесной почве, кг/га_
Периоды Подтипы почв
темно-серая лесная серая лесная светло-серая лесная
1995-2000 гг. 202 147 139
2000-2005 гг. 179 149 160
2005-2010 гг. 189 151 136
2010-2015 гг. 187 149 143
Динамика подвижного фосфора в слое 0-40 см в разных подтипах серой лесной почвы, мг/кг
350 300 250 200 150 100 50 0
146
116
205
22
186
1995г
□ светло-серая лесная
2000г 2005г
□ серая лесная
2010г
темно-серая лесная
2015г
переходит 53 кг фосфора; в серых лесных 41 кг/га. Этого достаточно для формирования соответственно 3,5 и 2,7 т зерна без использования каких-либо удобрений. Фосфорный режим светло-серых лесных почв полностью зависит от вносимых минеральных и органических удобрений. Выращивание сельскохозяйственных культур на светло-серых лесных почвах за счет естественных запасов может привести к нестабильным и низким урожаям.
Таким образом, пахотные темно-серые лесные почвы Северного Зауралья характеризуются повышенной обеспеченностью фосфором, содержание которого на протяжении 21 года ва-
рьировало от 186 до 319 мг/кг почвы. Ежегодное высвобождение из недоступных форм в доступные составляло 53 кг/га. Обеспеченность серых лесных почв фосфором варьировала в широком диапаз оне - от 22 до 147 мг/кг почвы. Ежегодное поступление подвижных фосфатов из валовых форм достигло 41 кг/га. Фосфорный режим светло-серых лесных почв полностью зависел от вносимых минеральных и органических удобрений. Поэтому недостаточное или несвоевременное внесение удобрений может привести к нестабильным и низким урожаям.
Литература
1. Ермолаев О.Т. Фосфор: трансформация в почве, поглощение растениями. - Тюмень: ТГСХА, 2007. - 352 с.
2. Еремин Д.И., Конищева В.А. Биогенный вынос питательных веществ пшеничного агрофитоценоза в условиях лесостепной зоны Зауралья // Аграрный вестник Урала, 2014, № 1 (119). - С. 9-12.
3. Еремин Д.И., Ахтямова А.А. Химический состав растительных остатков сельскохозяйственных культур, выращенных на различном агрофоне в лесостепной зоне Зауралья // Вестник Красноярского ГАУ, 2017, № 2 (125). - С. 32-38.
4. Остапенко А.В., Тоболова Г.В. Создание базы данных сортов рода Avena L. на основе изменчивости компонентного состава проламинов // Агропродовольственная политика России, 2015, № 4. - С. 44-46.
5. Еремин Д.И. Динамика подвижного фосфора пахотного чернозема при длительном использовании органоми-неральной системы удобрения в лесостепной зоне Зауралья // Плодородие, 2015, № 4 (85). - С. 13-16.
6. Шахова О.А., Еремин Д.И. Особенности минерального питания яровой пшеницы в условиях внедрения ресурсосберегающих технологий в лесостепной зоне Северного Зауралья // Вестник Красноярского ГАУ, 2007, № 1. - С. 149-152.
7. Абрамов Н.В., Еремина Д.В., Еремин Д.И. Агроэкономическое обоснование применения минеральных удобрений под яровую пшеницу в Северном Зауралье // Сибирский вестник сельскохозяйственной науки, 2010, № 5. - С. 11-17.
8. Ульянова О.А., Кураченко Н.Л., Борцов В.С. Реакция агросерой почвы на применение системы удобрения // Вестник Красноярского ГАУ, 2009, № 7. - С.76-82.
9. Кураченко Н.Л. Оценка и динамика агрофизического состояния черноземов и серых лесных почв Красноярской лесостепи: автореф. дисс. д.б.н. - Томск, 2010. - 35 с.
10. Кураченко Н.Л., Ульянова О.А., Чупрова В.В. Влияние систем удобрения на изменение агрофизических свойств темно-серой лесной почвы // Агрохимия, 2011, № 4. - С. 22-29.
11. Каретин Л.Н. Почвы Тюменской области. - Новосибирск: Наука, Сиб. отделение, 1990. - 285 с.
