CC BY
14
ПЛОДОРОДИЕ
е.-
УДК 631.8:631.582:631.67
Изменение продуктивности зернотравянопропашного севооборота в зависимости от системы удобрения
Т.П. ЛИФАНЕНКОВА, кандидат сельскохозяйственных наук
Кабардино-Балкарский НИИ
сельского хозяйства
Е- mail: [email protected]
В полевом опыте установлена высокая эффективность расчетной органо-минеральной системы удобрения, которая обеспечивает программируемую продуктивность сельскохозяйственных культур и севооборота при длительном орошении, а также воспроизводство гумуса в орошаемой почве и улучшение фосфатного и калийного режимов.
Ключевые слова: системы удобрения, продуктивность севооборота, плодородие почвы, окупаемость удобрений.
Продуктивность севооборота является основным показателем эффективности агросистемы. Определение доз удобрений под основные культуры севооборота на разных почвах, особенно орошаемых - сложный процесс, зависящий от многих условий.
В длительном опыте, заложенном в 1948 г. в десятипольном зернотра-вянопропашном севообороте, исследовали изменение продуктивности культур севооборота, а также показателей плодородия чернозема обыкновенного карбонатного при длительном применении систем удобрения в условиях орошения (75-80 % НВ) и при естественном ув-Ji лажнении.
§ Варианты опыта были следующими: 1 - без удобрений и орошения z (контроль); 2 - рекомендуемая миш неральная система удобрения g (N69P63K45) без орошения; 3 - реко-g мендуемая органоминеральная сис-! тема удобрения (навоз, 8 т/га + $ N44P42K24) без орошения; 4 - без
14
удобрения при орошении; S - рекомендуемая минеральная система удобрения (N69P63K45) при орошении; 6 - рекомендуемая органоминеральная система удобрения (навоз, 8 т/га + N44P42K24) при орошении; 7 - расчетная минеральная система удобрения (N141P68K60) при орошении; 8 - расчетная органоминеральная система удобрения (навоз, IS т/га + N87P36K7 ) при орошении. Повторность двукратная.
Варианты 7 и 8 введены в схему опыта в 1986 г. методом расщепления делянок. Расчет систем удобрения в этих вариантах проведен на основе балансового метода. Количество навоза в органоминеральной системе удобрения определено по формуле, разработанной на основе использования фактических экспериментальных материалов, полученных в результате многолетних исследований в данном опыте [1, 2, 3]. Состав сельскохозяйственных культур в севообороте за время проведения опыта менялся в связи с изменением структуры посевных площадей на орошаемых землях республики. С начала третьей ротации (1970 г.) по настоящее время в опыте возде-лываются четыре культуры: кукуруза на зерно (четыре поля, или 40 %), озимая пшеница (три поля, или 30 %), люцерна на сено (два поля, или 20 %), конопля на зеленец (одно поле, или 10 %, с 1977 г. вместо нее воз-делывается подсолнечник).
Почва опытного участка - чернозем обыкновенный карбонатный тяжелосуглинистый, материнской породой является мицеллярно-карбонат-ный лессовидный суглинок. На глубине 80-180 см отмечается наличие галечникового слоя. Характери-
стика почвы представлена впервые в 19S0 г. П.Е. Простаковым [4]. В дальнейшем агрохимические исследования почвы опытного участка провели Б.Х. Фиапшев, P.M. Хачетлов [S], В.М. Бижоев [2].
Содержание гумуса в почве составляет 3-4 %, общего азота - 0,200,28 %, фосфора - 0,13-0,19 %, калия - 2,0 %. Отношение углерода к азоту (C:N) узкое (7,S-9,0). Засоления нет. Из легкорастворимых солей преобладают бикарбонаты.Реакция почвенного раствора нейтральная (рН 6,9-7,2). Нитрификационная способность высокая (более 3 мг/100 г). Содержание подвижного фосфора 2,0-2,S, подвижного калия - 30-40 мг/100 г. Агрофизические свойства почвы следует считать хорошими и удовлетворительными. Наименьшая влагоемкость метрового слоя равняется 24,S-2S,0 % от массы сухой почвы. Глубина залегания грунтовых вод - 10-12 м.
Климат степных районов Кабардино-Балкарии - умеренно-континентальный. Среднесуточная температура воздуха за 60 лет наблюдений (19S0-2009) составила 10,1 °С, сумма активных температур - 3200-3400 °С. Относительная влажность воздуха летом опускается до S0-60 %, максимум относительной влажности приходится на зимние месяцы.
Один из наиболее неустойчивых элементов климата - осадки, количество которых распределяется по территории степной зоны республики равномерно. Колебания же годовых сумм осадков очень значительны. Осенью выпадает 19-23 % осадков, зимой - 10-16 %, весной - 2628 %, летом - 3S-40 % от годового количества.
Динамику влажности почвы под культурами севооборота изучали с начала вегетации культур или от посева до уборки. Под неорошаемыми озимой пшеницей, люцерной, кукурузой и подсолнечником с апреля до июня, как правило, отмечался значительный запас влаги, соответствующий полевой влагоемкости (20-2S % от массы почвы). С июня начи-
leiäiöTäeä.p65 14 25.12.2011, 18:45
налось иссушение почвы, связанное с поглощением воды растениями и испарением, обусловленным повышением температуры воздуха. К июлю влажность метрового слоя почвы снижалась до 15-13 %. Особенно сильно иссушалась почва под культурами сплошного сева: люцерной и озимой пшеницей. К концу июля нередко отмечалась влажность почвы ниже мертвого запаса влаги. Под пропашными культурами влага в почве сохранялась несколько дольше.
Сложившийся в неорошаемой почве водный режим определял формирование урожая возделываемых культур и, следовательно, продуктивность севооборота. Средняя продуктивность в контрольном варианте без удобрений и без орошения за четыре ротации севооборота (с 1970 по 2009 гг.) составила 15,9 ц зерн. ед/га, увеличиваясь от сухих к влажным годам в 2,3-2,5 раза (от 8,5 до 20,1 ц зерн. ед/га). В третьей ротации (1970-1979 гг.) сумма осадков за год в среднем составила 486,6 мм, в 1980-1989 гг. - 494,4, в 1990-1999 гг. - 461,8, в 20002009 гг. - 469,9 мм, т.е. была близкой к среднемноголетнему показателю, либо превышала его. Сумма осадков за вегетационный период (с апреля по сентябрь) от третьей к шестой ротациям соответственно составляла 325,5; 352,9; 313,7 и 313,5 мм при среднемноголетней величине 327,8 мм. За 40 лет исследований отмечено семь лет с ГТК менее 0,5 и обеспеченностью осадками менее
30 %; девять лет из 40 были засушливыми (ГТК 0,5-1,0); 17 - средне-влажными (ГТК 1-1,5) и семь - влажными (ГТК 1,5-2,0).
Эффективность применяемых систем удобрения без орошения была невелика. При систематическом внесении рекомендуемых минеральных удобрений под культуры севооборота прибавка его продуктивности по сравнению с контролем составила в среднем за четыре ротации (с третьей по шестую) - 9,6 ц зерн. ед/га, изменяясь в зависимости от обеспеченности осадками от 60,0 до 66,3 %. Систематическое применение орга-номинеральной системы удобрения (вариант 3) обеспечило среднюю прибавку продуктивности севооборота за четыре ротации 11,5 ц зерн. ед/га, (72 % к контролю). Продуктивность севооборота и эффективность систем удобрения без орошения увеличивались от сухих к влажным годам в 2,4-2,5 раза.
Уменьшение продуктивности неорошаемого севооборота в сухие годы происходило за счет снижения урожайности всех культур, но особенно страдали от недостатка влаги посевы люцерны, формировавшие только один укос, и кукурузы, образовывающей плохо озерненные початки. В неорошаемых условиях эффективность органоминеральной системы удобрения была больше, чем минеральной, и с улучшением условий увлажнения эффективность ее возрастала.
Орошение значительно изменяло водный режим почвы под культура-
ми севооборота. В течение всего вегетационного периода влажность почвы поддерживалась поливами на уровне, близком к полевой влагоем-кости (20-2S %). При созревании озимой пшеницы, кукурузы, подсолнечника влажность почвы уменьшалась, но не была ниже 1S-17 %. Продуктивность орошаемого севооборота без внесения удобрений в среднем за четыре ротации составила 21,4 ц зерн. ед/га, что на 36,S % больше, чем в контрольном варианте.
Орошение значительно повысило эффективность рекомендуемых минеральной (вариант S) и органо-минеральной (вариант 6) систем удобрения и увеличило при этом среднегодовую продуктивность орошаемого севооборота в этих вариантах на 16S-18S % по сравнению с неорошаемыми вариантами 2 и 3.
Применение систем удобрения, рассчитанных на воспроизводство плодородия почвы и продуктивность севооборота при орошении S0-S1 ц зерн. ед/га (вариант 7) и органоми-неральной (вариант 8) обеспечило среднегодовую продуктивность 47,149,4 и S1,4-S3,8 ц зерн. ед/га соответственно, что в 1,9-2,1 раз больше, чем в неорошаемых вариантах с удобрениями (варианты 2-3)2и в 2,3-2,S раза - чем в орошаемом неудобренном варианте 4.
Эффективность применения различных систем удобрения во влажные годы была больше, чем в сухие, даже в орошаемом севообороте, что позволяло получить дополнительно 6,6-8,7 ц зерн. ед/га, или
I. Изменение продуктивности севооборота при разных системах удобрения и влагообеспеченности
Среднегодовая продуктивность севооборота, ц зерн ед/га
Вариант 3 4 5 6 в в в засуш- в2средне- во
ротация ротация ротация ротация среднем сухие ливые влажные влажные
(I970- (1980- (1990- (2000- за 4 годы годы годы годы
1979) 1989) 1999) 2009) ротации (7 лет) (9 лет) (17 лет) (7 лет)
I. Без удобрений и орошения 18,1 14,2 15,3 16,0 15,9 8,5 12,6 19,1 20,1
(контроль)
2. Рекомендуемая минеральная 26,9 26,1 25,9 23,2 25,5 13,5 19,0 31,7 32,1
система удобрения без орошения
3. Рекомендуемая органо- 29,1 27,9 28,1 24,5 27,4 14,3 23,7 34,1 34,4
минеральная без орошения
4. Без удобрений при орошении 18,6 22,1 21,6 24,5 21,7 20,1 21,2 23,5 22,3
5. Рекомендуемая минеральная 44,2 45,9 47,2 44,6 45,5 43,4 45,4 46,6 47,2
при орошении
6. Рекомендуемая органо- 47,8 49,2 50,5 48,1 48,9 46,2 49,3 49,9 51,1
минеральная при орошении
7. Расчетная минеральная 49,4 49,0 47,1 48,5 45,0 49,6 50,2 50,4
при орошении
8. Расчетная органоминеральная 53,8 52,9 51,4 52,7 48,1 54,5 54,8 55,2
при орошении
1S
Íéíáíóíáéa.p65 15 25.12.2011, 18:45
2. Окупаемость I кг д.в. удобрений при длительном их применении в неорошаемом и орошаемом севооборотах, зерн. ед.
Вариант Ротации севооборота В среднем
3 4 5 6 за 4 ротации
1 2 4,8 6,7 6,0 4,1 5,4
3 4 5,3 6,6 6,2 4,2 5,6
5 6 14,7 14,3 17,9 16,9 18,0 17,0 16,2 15,6 16,7 16,0
7 8 I 13,1 12,8 12,5 12,1 11,6 11,5 12,4 12,1
на 12,6-16,7 % больше, чем в сухие годы (табл. 1).
Такие же закономерности отмечены в формировании урожайности основных зерновых культур севооборота - кукурузы и озимой пшеницы. По расчетной органоминераль-ной системе удобрения (вариант 8) при орошении получена наибольшая продуктивность севооборота, соответствующая планируемой, и наибольшие урожаи зерна кукурузы: в среднем 73,1 ц/га - в пятой ротации и 76,2 ц/га - в шестой ротации севооборота, зерна озимой пшеницы -48,2^1,3 ц/га в разные ротации.
В неорошаемых условиях окупаемость 1 кг д.в. удобрений по рекомендуемым минеральной (вариант 2) и органоминеральной (вариант 3) системам удобрения относительно невысокая - S,4 и S,6 зерн.ед. в среднем за 3-4 ротации, что объясняется дефицитом доступной растениям влаги. При орошении эти же системы удобрения значительно (в три раза) повысили окупаемость удобрений прибавкой урожая. Такая высокая окупаемость удобрений отмечалась при внесении средних норм
NPK (в сумме 177 и 207 кг). При увеличении количества удобрений на S0-S2 % прибавка урожая выросла всего на 6-7 %, а окупаемость уменьшилась и составила в среднем за четыре ротации (3-6) - 12,1-12,4 зерн. ед. (табл. 2).
Роль удобрений в повышении урожайности основной зерновой культуры - кукурузы - в неорошаемом и орошаемом севооборотах представлена в таблице 3.
Длительное сельскохозяйственное использование почвы без внесения минеральных удобрений привело к падению почвенного плодородия, о чем в частности, свидетельствуют показатели урожайности кукурузы за все время проведения опыта. Если урожайность этой культуры в первой ротации (19S0-19S9 гг.) в среднем в контрольном варианте составляла 3S,3 ц/га, что соответствовало уровню потенциального плодородия почвы, то в последние шесть лет второй ротации она снизилась до 21,6 ц/га, а в шестой ротации - до 16,6 ц/га. Это объясняется тем, что пять лет из десяти были сухими или засушливым.
По мере того, как снижалось плодородие почвы, повышалась эффективность применяемых систем удобрения в неорошаемых условиях. При минеральной системе удобрения прибавка составляла в первой ротации - 11,9 %, во второй -26,0 %, в последующие - 36-60 %. При органоминеральной системе удобрений прибавка равнялась соответственно 23,8; 34,3 и S0-70 %.
Эффективность удобрений резко возрастала в орошаемых условиях: урожайность кукурузы по сравнению с удобренными неорошаемыми вариантами возрастала в 2-3 раза и более.
В полевом опыте мы также определяли действие длительного применения изучаемых систем удобрения и орошения на агрохимические и агрофизические свойства чернозема обыкновенного карбонатного. Установлено [1, 2, 3, 6, 8, 9], что эти свойства претерпели определенные изменения, и прежде всего это коснулось содержания гумуса в пахотном слое. Наибольшие потери гумуса произошли в вариантах 1 и 4, там же уменьшилось в почве содержание нитратного азота, подвижных форм фосфора и калия.
С 1979 г. изменения в содержании гумуса в вариантах опыта незначительны, что указывает на равновесное состояние процессов гумификации и минерализации органического вещества и формирование определенных стабильных уровней содержания гумуса: без удобрений при орошении - 2,61-2,71 %, при рекомендуемых минеральной системе удобрений - 2,78-2,90 %, органоми-неральной - 3,18-3,26 %.
Стабилизация содержания гумуса
3. Влияние длительного орошения и удобрения на урожайность кукурузы, ц/га
1 ротация, 2 ротация, 3 ротация, 4 ротация, 5 ротация, 6 ротация,
Вариант 1950-1959 гг. 1960- 1969 гг. 1970-1979 гг. 1980-1989 гг. 1990-1999 гг. 2000-2009 гг.
1 2 1 2 1 2 1 2 1 2 1 2
1 35,3 100 33,8 100 20,7 100 21,1 100 20,6 100 16,6 100
2 39,5 11,9 42,6 26,0 29,3 41,5 34,2 62,1 33,0 60,2 22,6 36,1
3 43,7 23,8 45,4 34,3 31,3 51,2 36,5 73,0 35,1 70,4 25,0 50,6
4 64,9 83,9 51,2 51,5 24,8 19,8 36,4 72,5 32,6 58,3 31,0 86,7
5 76,2 115,9 73,6 117,8 55,6 168,6 68,6 225,1 66,4 222,3 63,8 284,3
6 88,3 150,1 75,2 122,5 61,1 195,2 73,4 247,9 70,0 239,8 70,3 323,5
7 74,6 253,6 69,1 235,4 68,2 310,8
8 81,1 284,4 73,1 254,9 76,2 359,0
НСр05, ц/га 6,1 3,9 4,8 4,2
Примечание. 1 - урожайность, ц/га, 2 - прибавка
Показатели урожайности 1950-1969 гг. обработаны на основе материалов P.M. Хачетлова, Х.П. Гусалова [7],
1970-1999 гг - на основе материалов В.М. Бижоева [1, 2 3].
16
Ïëîàîôîàèâ.p65 16 25.12.2011, 18:45
в богарных условиях без удобрений была на уровне 2,71-2,82 %, при внесении рекомендуемых доз мине-ральныхудобрений - науровне 3,043,10 %. При рекомендуемой органо-минеральной системе удобрения (вариант 3) содержание гумуса в неорошаемой почве в течение всех лет проведения опыта практически не изменялось и находилось на уровне исходной величины. В неудобренной почве в богарных и орошаемых условиях содержание подвижных форм фосфора и калия было низким и мало изменилось с 1979 г. Содержание подвижных Р2О5 и К2О в вариантах с разными системами минерального и органоминерального удобрения в конце шестой ротации севооборота в 3-4 раза превосходило их наличие в контрольном варианте. Обеспеченность орошаемой и неорошаемой почвы подвижными фосфором и калием в слое 0-20 см при длительном применении изучаемых систем удобрения возросла от низкой (2 класс) до высокой (5 класс).
Таким образом, результаты исследования в длительном стационарном опыте показали, что в степной зоне Кабардино-Балкарии на черноземе обыкновенном для получения среднегодовой продуктивности зер-нотравянопропашного севооборота 5,0-5,3 т зерн.ед/га в условиях орошения следует применять расчетные минеральную и органоминераль-ную системы удобрения. Эти системы позволяют получать с 1 га по 4,85,3 т зерна озимой пшеницы, 6,9-7,3 т кукурузы, 10,4-11,5 т сена люцерны и 2,1-2,3 т семян подсолнечника при хорошем качестве продукции.
Для воспроизводства плодородия чернозема обыкновенного в орошаемом севообороте необходимо вносить ежегодно 15 т/га полуперепревшего навоза совместно с минеральными удобрениями (М87Р36К7), сочетая это с участием в севообороте 20 % многолетних бобовых трав (люцерна) при соблюдении соотношения пропашных культур и культур сплошного сева 50:50. Это дает возможность в течение 9-13 лет увеличить содержание гумуса в пахотном слое и улучшить агрофизические и агрохимические свойства почвы.
Литература
I. Бижоев В.М. Обоснование оптимальной системы удобрения в зернотра-
Опыты по применению удобрений в зернотравянопропашном севообороте
вянопропашном севообороте на черноземе обыкновенном при орошении в степной зоне Центрального Предкавказья/ Автореф. дисс. ... докт. с-х. наук. - Владикавказ, 2006. - 48 с.
2. Бижоев В.М. Влияние длительного применения удобрений на плодородие почвы, баланс питательных веществ и продуктивность севооборота в степной зоне Кабардино-Балкарской АССР//Аг-рохимия, 1988. - № 5. - С. 37.
3. Бижоев В.М. Изменение плодородия чернозема обыкновенного при 50-летнем применении удобрений и орошении. - Нальчик, 2005. - 199 с.
4. Простаков П.Е. Наблюдения над динамикой водного и пищевого режима в 10-польном травопольном севообороте на предкавказских карбонатныъх черноземах при орошении. Отчет Южного института гидротехники и мелиорации. - Новочеркасск, 1950. - 72 с.
5. Фиапшев Б.Х., Хачетлов Р.М. Почвы районов орошения Кабардино-Балкарской АССР/Научные основы рационального использования почв Северного Кавказа и пути повышения их плодородия. - Нальчик, 1971. - С. 629-632.
6. Бижоев В.М., Лифаненкова Т.П., Дзанагов С.Х. Динамика гумуса в черноземе при длительном удобрении и орошении//Плодородие, 2006. - № 6. -С. 32.
7. Хачетлов Р.М., Гусалов Х.П. О влиянии длительного орошения и удобрения на урожай зерновых культур в условиях степных районов Центрального Предкавказья/Научные основы рационального использования почв Северного Кавказа и пути повышения их плодородия. -Нальчик, 1971. - С. 609.
8. Абаев А.А., Бзиков М.А., Мисик Н.А., Доева Л.Ю., Мамиев Д.М., Шалыгина А.А. Биологизация земледелия в Север-
ной Осетии//Земледелие, 2007. - № 4. - С. 7-8.
9. Мамиев Д.Н., Тедеева А.А., Абаев А.А. Биологические аспекты воспроизводства почвенного плодородия в РСО-Ала-ния//Вестник МАНЭБ, 2008. - Т. 13. -№ 3. - С. 116-120.
Статья поступила в редакцию 26.06.2011
Change of grain-grass-tilling crop rotation productivity in dependence of fertilizing system
T.P. Lifanenkova
High efficiency of the calculated organic-mineral fertilizing system, which provide programed productivity of agricultural crops and crop rotation during irrigation and humus reproduction in irrigating soil and improvement of phosphate and potassium regime has been established. Keywords: fertilizing system, productivity, soil fertility, profitability of fertilizers.
U ф 2 ä ф Ь ф ä
s
ф
3 Земледелие № I
leiäiöTäeä.p65 17 25.12.2011, 18:45
