CC BY
27
УДК 631.859;631.416.2
ИЗМЕНЕНИЕ ФОСФАТНОГО РЕЖИМА ДЕРНОВО-ПОДЗОЛИСТОИ СРЕДНЕСУГЛИНИСТОЙ ПОЧВЫ ПРИ ВНЕСЕНИИ ВЫСОКИХ ДОЗ
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@tso.ru
В статье обсуждаются результаты ускоренного окультуривания дерново-подзолистой среднесуглинистой генетически однородной почвы высокими дозами минерального фосфора (1000 и 2000 Р2О5 кг/га). Установлены зависимости содержания подвижного фосфора от количества внесенного фосфорного удобрения. Рассчитаны ежегодные дозы минерального фосфора, необходимые для поддержания уровня созданных фонов в период их испытания.
Ключевые слова: фосфор, подвижный фосфор, последействие фосфора, баланс фосфора, удельный расход фосфора.
CHANGE OF PHOSPHATE REGIME OF MEDIUM LOAMY SOD-PODZOLIC SOIL DURING APPLICATION OF THE PHOSPHOROUS FERTILIZERS OF HIGH DOZES A.V. Vaulin, A.A. Kovalenko, V.A. Varlamov
There are being discussed the results of a rapid cultivation of medium loamy sod-podzolic genetically homogeneous soil with high initial phosphate level (1000 и 2000 Р2О5 kg/hectare) in the article. There have been determined the dependences of available phosphor' content from the quantity of the applied phosphor fertilizer. There have been calculated annual doses of mineral phosphor necessary for the maintenance of the level of the created backgrounds in the time of their experiments.
Keywords: phosphorus, availability, aftereffect, balance, specific index ofphosphate' consumption.
За 20 лет прошлого столетия (1971-1991 гг.) в результате применения фосфорных удобрений и известкования содержание подвижного фосфора в почвах Центрального района Нечерноземной зоны РФ увеличилось в среднем с 5,7 до 11,1 мг/100 г [1]. Большие площади пахотных земель имели повышенное и высокое содержание фосфора. Отдельные исследователи считали, что оптимальный уровень содержания подвижных фосфатов для культур полевого севооборота должен быть около 25-30 мг/100 почвы [2, 3]. Для экспериментальной оценки этих представлений в 1979 г. на ЦОС ВИУА был заложен полевой опыт СД-1 (стационар Данилово). В эксперименте были созданы фоны с высоким содержанием подвижных фосфатов внесением 1000 и 2000 кг/га Р2О5. Наблюдения за содержанием подвижных фосфатов проводили по методу Кирсанова. Изменение фосфатного режима прослеживали в периоды создания фонов окуль-туренности (1979-1982 гг.) и их испытания (1983-1990 гг.).
Подготовку опытного участка начали в 1977 г., когда почва была произвесткована по полной гидролитической кислотности, после этого в 1979 г. слой 0-20 см имел следующую характеристику: рНКс1 5,5-6,5; Нг (по Кап-пену) 1,0-2,0 мг-экв/100 г; сумма поглощенных оснований (по Каппену-Гильковицу) 14-20 мг-экв/100 г; степень насыщенности основаниями 82-95%; содержание подвижного фосфора (по Кирсанову) 10-13 мг/100 г; обменного калия (по Масловой) 13-20 мг/100 г; гумус (по Тюрину) - 1,5-1,8%. В 1979 и 1980 гг. внесением фосфорного удобрения (Рсд) было создано 3 разных фона окультуренности почвы в слое 0-20 см: фон 1 (исходная почва) - 18,5 мг Р205/100 г; фон 2 (внесено 1000 Р2О5 кг/га) - 26,5 мг/100 г; фон 3 (внесено 2000 Р2О5 кг/га) -32,8 мг/100 г. На созданные фоны окультуренности почвы на этапе их испытания была наложена аналитическая схема опыта, включающая различные дозы и соотноше-
ния азота, фосфора и калия. В статье анализируются только варианты М70К97Р0, М70К97Р60 и М70К97Р120. Создание фонов (1979-1982 гг.) и их испытание (1983-1990 гг.) проводили в звене севооборота: однолетние бобово-злаковые травы, озимая пшеница, картофель и ячмень. Содержание подвижного фосфора определяли в пахотном (0-20 см) и подпахотном (20-40 см) слоях почвы.
Метеорологические условия в годы эксперимента были относительно благоприятными для культур, возделываемых в опыте. Урожайность озимой пшеницы в среднем за 8 лет составила 45-50 ц/га, ячменя - 35-40, картофеля - 250-300, сена однолетних трав - 55-60 ц/га
[4]. Различия по урожайности и выносу фосфора с урожаем по вариантам были незначительными. Внесение высоких доз фосфора привело только к существенному повышению содержания подвижных фосфатов в почве. Так, в 1982 г. в слое 0-20 см по фону 1 оно повысилось на 8,2 мг/100 г почвы (с 10,3 до 18,5), по фону 2 - на 16,1 (с 10,4 до 26,5), по фону 3 - на 19,7 мг/100 г (с 13,1 до 32,5). Средние затраты фосфора на повышение содержания подвижного Р2О5 на 1 мг/100 г почвы в расчете только на слой 0-20 см составили по фону 1 - 12, по фону 2 - 68, по фону 3 - 106 кг/га. Если учесть также увеличение содержания подвижного фосфора за этот период и в подпахотном слое (соответственно, на 1,1, 6,9, и 12,7 мг/100 г), то общее повышение содержания подвижного фосфора в слое 0-40 см на фоне 1 достигало 9,3, на фоне 2 - 23,0, на фоне 3 - 32,4 мг/100 г почвы. Средние затраты фосфора на повышение содержания подвижного Р2О5 на 1 мг/100 г почвы при этом уменьшились по фону 1 до 11, по фону 2 - до 47, по фону 3 - до 67 кг/га и значительно отличались от известных ранее
[5]. Незначительные величины удельных затрат фосфора на повышение его содержания на фоне 1, в период создания фонов обусловлены не только влиянием фосфор-
ных удобрений (240 кг/га за четыре года), но также предшествующим известкованием почвы.
На втором этапе исследований (1983-1990 гг.) проводили испытание созданных фосфатных фонов, в том числе и в вариантах с дополнительным внесением ежегодно Р60 и Р120. Содержание подвижного Р2О5 за две ротации севооборота на фоне 1 в варианте без фосфорных удобрений в слое 0-20 см понизилось на 1,7 (с 18,5 до 16,8), на фоне 2 - на 1,3, (с 26,5 до 25,2), на фоне 3 -на 0,4 (с 32,8 до 32,4) мг/100 г почвы (таблица). В вариантах с Р60 содержание подвижного фосфора в слое 0-20 см на фоне 1 возросло на 3,0, на фоне 2 - на 3,6, на фоне 3 - на 6,7 мг/100 г почвы. В вариантах с Р120 содержание подвижных фосфатов увеличилось соответственно на 4,0, 4,8 и 7,0 мг/100 г почвы. В подпахотном слое почвы (20-40 см) содержание подвижного фосфора за две ротации севооборота претерпевало более сложные изменения. При достаточно близких величинах хозяйственного баланса Р2О5 по сопоставимым вариантам опыта на фоне 1 отмечено снижение содержания подвижного фосфора на 2,3, на фоне 2 - на 3,4, на фоне 3 - на 8,9 мг/100 г почвы. При внесении ежегодно по Р60 и Р120 отмечено как возрастание содержания подвижного Р2О5 на фоне 1 на 5,3-5,6 мг/100 г почвы, так и незначительное изменение на фоне 2 и заметное падение на 8,2-8,5 мг/100 г почвы на фоне 3.
Примерно такая же закономерность в изменении запасов подвижных фосфатов прослеживалась на этапе испытания фонов и в горизонте 0-40 см (таблица). При этом на более богатых фосфатных фонах снижение содержания подвижного фосфора, так же как и увеличение его в период окультуривания, проходило более интенсивно.
Представленный материал свидетельствует о сложных процессах трансформации фосфора. В почве одновременно происходит перемещение подвижных фосфатов в подпахотные слои с вертикальной миграцией почвенной влаги и поднятие их в поверхностный горизонт в процессе испарения, переход их в другие менее доступ-
ные фракции вследствие сорбции минералами и повышение их доступности под воздействием выделений корневой системы растений и т.д. Все это приводит к противоречивым результатам, значительно осложняет анализ полученных данных и уменьшает ценность окончательных выводов.
Неодинаково складывался и хозяйственный баланс фосфора на разных фонах окультуренности. Там, где не вносили фосфор, он был отрицательным, а в вариантах с Р60 и Р120 - положительным. Удельные затраты (величина хозяйственного баланса, кг/га Р2О5, при которой происходит повышение содержания подвижного фосфора на 1 мг/100 г) и удельный расход (величина хозяйственного баланса, кг/га Р2О5, при которой происходит снижение содержания подвижного фосфора на 1 мг/100 г) Р2О5 на изменение содержания подвижного фосфора в почве в этих условиях значительно различались. В то же время следует отметить, что расчеты этих показателей с учетом изменений содержания подвижного Р2О5 не только в пахотном, но и в других слоях почвы (20-40 см, а возможно и более глубоких) дают более объективные показатели. В нашем эксперименте удельные расходы на снижение содержания подвижных фосфатов на 1 мг/100 г почвы были значительно ниже рассчитанных только для слоя 0-20 см и изменялись по фонам в вариантах МК от минус 35 до минус 79, в вариантах МКР60 - от минус 80 до плюс 104, в варианте NКР120 - от плюс 66 до плюс 105 кг/га Р2О5. В вариантах МКР0 в слое 0-20 см и МКР120 в слое 0-40 см по фону 3, вследствие незначительного изменения содержания подвижного фосфора в почве, удельные коэффициенты расхода Р2О5 на сдвиг на 1 мг/100 г почвы оказались нереальными (минус 825 -минус 505 кг/га).
Для более объективного отображения темпов изменения фосфатного режима в различных условиях необходимо эти изменения содержания подвижного фосфора и хозяйственного баланса приводить в сопоставимых единицах, рассчитанных, например, на один год эксперимента.
Изменение содержания подвижных фосфатов и удельных затрат Р2О5 на окультуривание
почвы
Показатель Фон 1 Фон 2 Фон 3
Ж МКР60 МКР!20 Ж МКР60 МКР!20 Ж МКР60 МКР!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 0-20 см, кг/га -186 54 158 -252 37 124 -825 -21 -87
Удельный коэффициент затрат Р2О5 на сдвиг содержания Р2О5 в почве на 1 мг/100 г для слоя 0-40 см, кг/га -79 20 66 -70 104 105 -35 -80 -505
Средние ежегодные изменения содержания 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 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
Наши исследования показали, что при ежегодном отрицательном балансе фосфора около 40 кг/га (фон 1-3, вар. МК) ежегодное в среднем за 8 лет снижение содержания подвижного Р2О5 в слое 0-20 см составляло 0-0,2 мг/100 г почвы и мало различалось по фонам. При ежегодном положительном балансе фосфора 75-79 кг/га (вар. МКР120) содержание подвижного Р2О5 в почве возрастало на 0,4-0,8 мг/100 г почвы. В это время в слое 040 см среднее ежегодное снижение содержания подвижного Р2О5 при отрицательном балансе (40-41 кг/га) составляло 0,50-1,16 мг/100 г (вар. МК, фоны 1-3), а при ежегодном положительном балансе (75-79 кг/га) содержание подвижного фосфора увеличивалось на 0,71-1,20 мг/100 г почвы.
Ежегодное изменение содержания подвижного фосфора в зависимости от ежегодного хозяйственного баланса Р2О5 при различном плодородии почвы может быть выражено уравнением простой линейной зависимости: у = а + вх. Для фона 1 с содержанием подвижного фосфора 18,5 мг/100 г почвы: у = 0,04 + 0,006х. Для фона 2 с содержанием подвижного фосфора 26,5 мг/100 г почвы: у = 0,20 + 0,010х. Для фона 3 с содержанием подвижного фосфора 32,8 мг/100 г почвы: у = 0,32 + 0,008х, где у - содержание подвижного фосфора в слое 0-20 см при соответствующей величине хозяйственного баланса, мг/100 г почвы; а - точка пересечения функциональной линии с осью ординат при х = 0 мг/100 г почвы; в - постоянный коэффициент при «х», отображающий зависимость изменения величины «у» при изменении величины «х»; х - величина ежегодного хозяйственного баланса фосфора, кг/га Р2О5.
Эти уравнения позволяют не только прогнозировать изменение содержания подвижного фосфора в почвах разного уровня окультуренности при различном хозяйственном балансе, но и определять ежегодную дозу Р2О5, необходимую для поддержания достигнутого уровня. В нашем эксперименте эта доза, необходимая для сохранения содержания подвижного фосфора в почве в слое 0-20 см около 18,5 мг/100 г почвы составляет 7 (фон 1), для уровня 26,5 мг/100 г (фон 2) - 20,0, для уровня 32,8 мг/100 г (фон 3) - 40,0 кг/га сверх выноса. То есть, чем выше уровень окультуренности почвы, тем больше требуется фосфорных удобрений для его поддержания. Увеличение поддерживающей дозы фосфора
при повышении окультуренности почвы можно также считать убедительным доказательством более быстрого падения содержания подвижного Р2О5 на плодородной почве, чем на бедной.
Таким образом, при внесении высоких доз фосфорного удобрения в целях окультуривания почвы происходило существенное повышение содержания подвижного фосфора как в пахотном, так и в подпахотном слоях почвы. За 4 года (1979-1982 гг.) в сумме по двум слоям повышение содержания подвижного фосфора на фоне 1 достигало 9,3, на фоне 2 - 23,0, на фоне 3 - 32,4 мг/100 г почвы. Средние ежегодные затраты Р2О5 на повышение содержания подвижного фосфора на 1 мг/100 г почвы, рассчитанные за этот период только для слоя 0-20 см, составляли соответственно 12, 68, и 106 кг/га, а для слоя 0-40 см - 11, 47 и 67 кг.
При последующем испытании созданных фонов в течение 8 лет (1982-1990 гг.) в вариантах МКР0 содержание подвижного фосфора в слое 0-20 см на фоне 1 понижалось на 1,7, на фоне 2 на 1,3, на фоне 3 - на 0,4 мг/100 г. Содержание подвижного фосфора в пахотном слое при внесении ежегодно Р60 возрастало по фонам на 3,0, 3,6, 6,7, при внесении Р120 - на 4,0, 4,8, и 7,0 мг/100 г почвы. В подпахотном слое отмечены более сложные взаимодействия фосфора с почвой. Суммарное содержание подвижного фосфора в слое 0-40 см на фоне 1 изменялось от минус 4,0 до плюс 9,6, на фоне 2 - от минус 4,7 до плюс 5,7, на фоне 3 - от минус 9,3 до минус 1,2 мг/100 г почвы.
Таким образом, использование в расчетах удельных затрат на изменение показателей Р2О5 не только в пахотном, но и подпахотном горизонтах почвы, дает более объективные сведения о содержании подвижных фосфатов. В условиях опыта эти удельные величины были значительно ниже рассчитанных только для слоя 0-20 см и изменялись по фонам в вариантах NКР0 от минус 35 до минус 79, в вариантах NКР60 -от минус 80 до плюс 104, а в вариантах NКР12o - от плюс 66 до 105 кг/га Р2О5. Закономерности ежегодного изменения содержания подвижных фосфатов при внесении фосфорных удобрений выражены в виде уравнений простых линейных зависимостей, которые позволили рассчитать также и ежегодные поддерживающие дозы фосфора.
Литература
1. 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.
2. Кулаковская Т.Н., Кнашис В.Ю., Богдевич И.М. Оптимальные параметры плодородия почв. - М.: Колос, 1984.
- 271 с.
3. Карманов И.И. К оптимальным почвенным показателям, обеспечивающим получение максимального урожая зерна. В кн. Плодородие почв СССР. - М.: Колос. 1980. - 145 с.
4. 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.
- C. 22-32.
5. Шафран С.А. Использование планового метода для прогнозирования последействия удобрений. - М.: Агро-промиздат. - 1989. - 232 с.
