CC BY
28
УДК 631.416.2
ИЗМЕНЕНИЕ ФОСФАТНОГО РЕЖИМА ДЕРНОВО-ПОДЗОЛИСТОЙ СРЕДНЕСУГЛИНИСТОЙ ОКУЛЬТУРЕННОЙ ПОЧВЫ БЕЗ ВНЕСЕНИЯ
ФОСФОРНЫХ УДОБРЕНИЙ
А.В. Ваулин, д.с.-х.н., А.А. Коваленко, к.с.-х.н., В.А. Варламов, к.б.н.
Центральная опытная станция ВНИИА им. Д.Н. Прянишникова, e-mail: csviua@t50.ru
В журнале «Агрохимический вестник» (№ 6 за 2010 г.) авторами опубликована статья, в которой рассмотрено изменение фосфатного режима дерново-подзолистой среднесуглинистой почвы при внесении высоких доз фосфорных удобрений. В настоящей работе показано изменение фосфатного режима этих почв без внесения фосфорных удобрений за 16-летний период.
Ключевые слова: почва, фосфорные удобрения, последействие, баланс, удельный расход.
PHOSPHATIC REGIME CHANGE IN SOD-PODZOLIC MIDDLE-LOAMY CULTIVATED SOIL WITHOUT APPLICATION OF THE PHOSPHOROUS FERTILIZERS A.V. Vaulin, A.A. Kovalenko, V.A. Varlamov
An article published in «Agrochemical herald» magazine (6, 2010) has presented change of the phosphorous regime of sod-podzolic middle-loamy soil under application of the phosphorous fertilizers in high dozes. Present article has shown change of the phosphorous regime of the same soil without application of the phosphorous fertilizers (16 years aftereffect).
Keywords: soil, phosphorus fertilizers, aftereffect, balance, specific consumption.
При сложившейся в последние 15-20 лет ситуации в земледелии России, когда фосфорные удобрения применяют в крайне ограниченном количестве, основным источником фосфора для растений стала почва. На этом этапе развития земледелия большое значение придается содержанию доступных фосфатов как важнейшему фактору плодородия дерново-подзолистых почв.
В длительном полевом опыте на дерново-подзолистой окультуренной почве в 1979-1982 гг. внесением высоких доз фосфорного удобрения (Рсд) были созданы высокие уровни (18,5, 26,5 и 32,8 мг/100 г) содержания подвижного фосфора в слое 0-20 см [1, 2]. В последующий период (1983-1990 гг.) при возделывании культур полевого севооборота и ежегодном применении МК, N^60 и ККР120 образовался целый спектр вариантов с содержанием подвижного фосфора от 17 до 43 мг/100 г [1]. В дальнейшем в течение 16 лет (1991-2006 гг.) возделывали полевые культуры при внесении только небольших доз азотных удобрений и изучали последействие ранее внесенного фосфора [2].
На этапе изучения последействия фонов окультурен-ности наблюдалось устойчивое снижение содержания подвижных фосфатов на всех фонах. При этом интенсивность их падения также возрастала по мере окультуривания почвы. Так, если по фону 1 содержание подвижного фосфора в слое 0-20 см с 1991 по 2006 гг. снизилось с 16,8-22,5 до 11,0-13,5 мг/100 г (в 1,5-1,8 раза), на фоне 2 - с 25,2-33,2 до 14,3-14,8 мг/100 г (в 1,8-2,0 раза), то на фоне 3 - с 32,8-43,0 до 15,5-20,2 мг/100 г почвы (в 2,0-2,1 раза), практически опустилось к исходному уровню 1979 г. В подпахотном же слое (20-40 см), наоборот, большие потери фосфора наблюдались на более бедном фоне: на фоне 1 содержание подвижного фосфора снизилось на 4,2-6,7 мг/100 г, а на фоне 3 - на 1,2-3,1 мг/100 г почвы (табл. 1). Возможно, что на более окультуренном фоне значительная часть фосфора, потребленного растениями из подпахотного слоя, была компенсирована поступлением его из слоя 0-20 см. В
сумме по двум слоям (в слое 0-40 см) так же, как и в слое 0-20 см при более высоком содержании подвижного фосфора в почве шло и более быстрое его падение. Если на фоне 1 суммарное содержание фосфора уменьшилось на 9,9-16,1, то на фоне 2 - на 13,3-25,9, а на фоне 3 - на 18,1-24,1 мг/100 г почвы. В вариантах с дополнительным ежегодным внесением 60 и 120 кг Р2О5 под каждую культуру в течение 8 лет все изменения подчинялись закономерностям, установленным между фонами в вариантах без внесения фосфорных удобрений.
Величина отрицательного хозяйственного баланса, при которой происходило снижение содержания подвижного фосфора на 1 мг/100 г почвы (удельный расходный коэффициент, кг/га Р2О5), на фоне 1 также была более высокой (45-74 кг/га), чем на фонах 2 (23-39 кг/га) и 3 (21-26 кг/га) как в пахотном, так и в подпахотном (26-43, 17-32, и 18-24 кг/га) слоях почвы (табл. 1). Удельный расходный коэффициент находился в обратной пропорциональной зависимости от средней ежегодной величины падения подвижного фосфора в пахотном слое почвы. Так, если на фоне 1 в слое 0-20 см при среднем ежегодном уменьшении содержания подвижного фосфора на 0,36-0,59 мг/100 г снижение подвижного фосфора на 1 мг/100 г происходило при отрицательном балансе фосфора на 45-75 кг/га, то на фоне 3 (при среднем ежегодном падении запасов подвижных фосфатов на 1,05-1,31 мг/100 г) - на 21-26 кг/га.
Процесс падения содержания подвижного фосфора в последействии более сложен и при более частом наблюдении, возможно, имел бы другую динамику по годам. Но даже анализ изменения уровня подвижных фосфатов за 16-летний период показывает, что ежегодное падение содержания подвижного фосфора в пахотном слое почвы идет более интенсивно, чем его накопление при окультуривании [3].
Закономерности снижения содержания подвижного фосфора в почве в последействии (за 16 лет) на почвах разной окультуренности можно описать уравнениями:
Для фона 1 (исходное содержание подвижного фосфора 16,8 мг/100 г почвы):
у = - 0,150 - 0,009х Для фона 2 (исходное содержание подвижного фосфора 25,2 мг/100 г почвы):
у = - 0,280 - 0,015х Для фона 3 (исходное содержание подвижного фосфора 32,4 мг/100 г почвы):
у = - 0,530 - 0,019х, где: у - содержание подвижного фосфора в слое почвы 0-20 см, мг/100 г почвы; а - точка пересечения функциональной линии с осью ординат при х = 0; в - постоянный коэффициент при факторе х, отражающий зависимость изменения величины у при изменении х; х - величина среднего ежегодного баланса Р2О5, кг/га.
Эти уравнения позволяют не только прогнозировать изменение запасов подвижных фосфатов в почве в последействии, но и определять ежегодную дозу фосфора, необходимую для поддержания достигнутого уровня его содержания. Ежегодные дозы фосфора, необходимые для поддержания созданных уровней плодородия, рассчитанные для 16-летнего периода последействия (при у = 0), при среднем ежегодном отрицательном балансе около 27 кг/га Р2О5 для фона 1 составляют 16, для фона 2 - 19, для фона 3 - 28 кг/га Р2О5 сверх выноса.
За 12 лет создания и испытания фонов (1979-1990 гг.)
в отдельных вариантах было внесено от 240 до 3200 кг/га Р2О5 (табл. 2). За счет этого было достигнуто повышение содержания подвижного фосфора как в пахотном, так и подпахотном слоях почвы. Но за 16 лет изучения последействия удобрений (1991-2006 гг.) содержание подвижных фосфатов значительно уменьшилось, опустившись практически до исходного уровня 1979 г. Максимальное (11,7 мг/100 г) превышение отмечено на фоне 3 только в варианте МКР120. Высокие дозы фосфора, применявшиеся в опыте для окультуривания и ежегодно под каждую культуру севооборота во время испытания, практически не повлияли на продуктивность севооборота [1, 2]. Суммарный вынос фосфора за весь период исследований составлял по вариантам от 887 до 925 кг/га. При этом хозяйственный баланс фосфора был различным по фонам и вариантам и колебался от минус 647 до плюс 301 кг/га на фоне 1, от 334 до1282 кг/га на фоне 2 и от 1326 до 2275 кг/га на фоне 3. Из этого количества, используя изменения содержания подвижного фосфора в слое 0-40 см за весь период наблюдений и принимая за удельный коэффициент выноса 80 кг/га Р2О5 на 1 мг/100 г [4], на окультуривание почвы в слое 040 см пошло от 40 до 936 кг/га. Баланс фосфора, скорректированный с учетом затрат Р2О5 на повышение подвижного фосфора в слое 0-40 см, значительно различался по фонам и вариантам. На фоне 1 он был отрицатель-
1. Изменение содержания подвижных фосфатов и удельный коэффициент выноса Р2О5 на этапе изучения последействия созданных фонов окультуренности (1991-2006 гг.)
Показатель Фон 1 Фон 2 Фон 3
Ж ЖР6() ЖРт Ж ЖРбо ЖРт Ж ЖРбо ЖР120
Изменение содержания подвижного Р2О5 в слое 0-20 см, мг/100 г почвы -5,7 -9,4 -9,0 -10,9 -15,7 -18,4 -16,9 -21,0 -19,6
Изменение содержания подвижного Р2О5 в слое 20-40 см, мг/100 г почвы -4,2 -6,7 -5,5 -2,4 -4,5 -7,5 -1,2 -3,1 -1,4
Изменение содержания подвижного Р2О5 в слое 0-40 см, мг/100 г почвы -9,9 -16,1 -14,5 -13,3 -20,2 -25,9 -18,1 -24,1 -21,0
Хозяйственный баланс Р2О5, кг/га -422 -430 -435
Удельный расходный коэффициент затрат Р2О5 на сдвиг содержания Р2О5 в почве на 1 мг/100 г для слоя 0-20 см, кг/га -74 -45 -47 -39 -27 -23 -26 -21 -22
Удельный расходный коэффициент затрат Р2О5 на сдвиг содержания Р2О5 в почве на 1 мг/100 г для слоя 0-40 см, кг/га -43 -26 -29 -32 -21 -17 -24 -18 -21
Средние ежегодные изменения содержания подвижного Р2О5 в слое 0-20 см, мг/100 г почвы -0,36 -0,59 -0,56 -0,68 -0,98 -1,15 -1,05 -1,31 -1,22
Средние ежегодные изменения содержания подвижного Р2О5 в слое 0-40 см, мг/100 г почвы -0,62 -1,01 -0,91 -0,83 -1,26 -1,62 -1,13 -1,51 -1,31
Средний ежегодный баланс Р2О5, кг/га -26,4 -26,9 -27,2
2. Изменение содержания подвижного фосфора и баланс фосфора _за весь период исследования (1979-2006 гг.)_
Показатель Фон 1 Фон 2 Фон 3
Ж ЖРбо ЖР120 Ж ЖРб0 ЖР120 Ж ЖРб0 ЖРт
Внесение фосфора всего, кг/га 240 720 1200 1240 1720 2200 2240 2720 3200
Изменение содержания подвижного фосфора в слое 0-40 см, мг/100 г почвы 0,5 -0,4 7,6 1,3 0,9 1,6 5,4 2,2 11,7
Вынесено фосфора с урожаем, кг/га 887 890 899 906 914 918 914 921 925
Хозяйственный баланс, кг/га -647 -170 301 334 806 1282 1326 1799 2275
Пошло на окультуривание 0-40 см почвы, кг/га 40 -32 608 104 72 128 432 176 936
Осталось неучтенным, кг/га -607 -138 -307 230 734 1154 894 1623 1339
3. Изменение содержания подвижных фосфатов и удельных затрат Р2О5
Показатель Фон 1 Фон 2 Фон 3
NК N^0 N^,20 NК N^0 N^,20 NК N^0 N^20
Изменение содержания подвижного Р2О5 в слое 0-20 см, мг/100 г почвы -1,7 3,0 4,0 - 1,3 3,6 4,8 -0,4 6,7 7,0
Изменение содержания подвижного Р2О5 в слое 20-40 см, мг/100 г почвы -2,3 5,3 5,6 -3,4 -2,3 0,9 -8,9 -8,5 -8,2
Изменение содержания подвижного Р2О5 в слое 0-40 см, мг/100 г почвы -4,0 8,3 9,6 -4,7 1,3 5,7 -9,3 -1,8 -1,2
Хозяйственный баланс Р2О5, кг/га -316 162 633 -328 135 597 -330 144 606
Удельный коэффициент затрат Р2О5 на сдвиг содержания Р2О5 в почве на 1 мг/100 г для слоя -186 54 158 -252 37 124 -825 -21 -87
0-20 см, кг/га
Удельный коэффициент затрат Р2О5 на сдвиг содержания Р2О5 в почве на 1 мг/100 г для слоя -79 20 66 -70 104 105 -35 -80 -505
0-40 см, кг/га
Средние ежегодные изменения содержания подвижного Р2О5 в слое 0-20 см, мг/100 г почвы -0,2 0,4 0,5 -0,2 0,5 0,6 0 0,8 0,9
Средние ежегодные изменения содержания подвижного Р2О5 в слое 0-40 см, мг/100 г почвы -0,5 1,0 1,2 -0,6 0,2 0,7 -1,2 -0,2 -0,1
Средний ежегодный баланс Р2О5, кг/га -40 20 79 -41 17 75 -41 18 76
ным и составлял по вариантам от минус 607 до минус 138 кг/га, на фонах 2 и 3 - положительным и изменялся соответственно от 230 до 1154 и от 894 до 1339 кг/га Р2О5. Эти наблюдения, несмотря на сложность процессов превращения фосфора в почве, позволяют предположить, что чем больше применяется фосфора, тем большее его количество становится неучтенным, возможно, даже потерянным и загрязняющем окружающую среду[2, 5]. Наши исследования также показали, что меньшими дозами фосфорных удобрений и с меньшими экономическими и экологическими рисками можно получать на дерново-подзолистой суглинистой почве такие же урожаи всех возделываемых культур при содержании 15-18 мг/100 г подвижного Р2О5 даже при отрицательном балансе фосфора (табл. 3).
Таким образом, после прохождения периодов создания и испытания фонов (1979-1990 гг.) в опыте в течение 16 лет изучено последействие ранее внесенных фосфорных удобрений. Существенное снижение содержания подвижного фосфора в пахотном слое за этот период отмечалось на всех фонах окультурен-ности. При этом наиболее резкое падение отмечалось
в вариантах с более высоким содержанием подвижных фосфатов в почве. Устойчивое снижение фосфатов отмечено также и в подпахотном слое. Снижение подвижных фосфатов в почве в период последействия проходило с большей интенсивностью, чем повышение этого показателя в период окультуривания. Через 16 лет последействия содержание подвижного Р2О5 снизилось практически до уровня 1979 г. Характеристики ежегодного изменения содержания подвижного фосфора в почве при последействии ранее внесенных фосфорных удобрений выражены в виде уравнений простых линейных зависимостей, которые позволяют рассчитать ежегодные поддерживающие дозы фосфора. При расчете баланса, учитывая не только вынос фосфора с урожаем, но и его количество, пошедшее на окультуривание почвы, оказалось до 1623 кг/га неучтенных фосфатов. И чем больше применяли фосфорные удобрения, тем значительнее была эта статья хозяйственного баланса, тем больше был риск потери фосфорных удобрений и загрязнения окружающей среды.
Литература
1. Ваулин А.В., Коваленко А.А., Варламов В.А. Изменение фосфатного режима дерново-подзолистой среднесугли-нистой почвы при внесении высоких доз фосфорных удобрений // Агрохимический вестник, 2010, № 6. - С. 10-12.
2. Минеев В.Г., Коваленко А.А., Ваулин А.В., Афанасьев Р.А. Влияние фосфатных агрофонов на эффективность удобрений и продуктивность культур полевого севооборота на дерново-подзолистой почве // Агрохимия, 2009, № 11. - С. 22-32.
3. Сигаркин С.С., Кузнецова З.А. Изучение систем удобрения полевого севооборота на дерново-подзолистой тяжелосуглинистой сильнокислой истощенной почве. В сб. «Влияние длительного применения удобрений на плодородие почвы и продуктивность севооборотов». Результаты многолетних опытов научно-исследовательских учреждений. Вып. IV. - М.: Колос, 1973. - С. 5-41.
4. Шафран С.А. Использование планового метода для прогнозирования последействия удобрений. - М.: Агро-промиздат, 1989. - 232 с.
5. Сычев В.Г., Музыкантов П.Д., Попова Р.Н., Панкова Н.К. Методы оценки показателей фосфатного состояния почв России. Сб. Совершенствование методологии исследований фосфатного режима почв, оптимизация фосфорного питания растений и баланс фосфора в агроэкосистемах. - М.: ВНИИА, 1999. - С. 10-22.
