CC BY
15
УДК 631.4S2:631,8:S04.064.36
К вопросу мониторинга плодородия земель сельскохозяйственного назначения
Н.Г. МЯЗИН, доктор сельскохозяйственных наук П.Т. БРЕХОВ, кандидат биологических наук
Воронежский государственный аграрный университет имени императора Петра I E-mail: agrohimi@agrochem. vsau. ru
В полевом стационарном опыте определены изменения агрохимических свойств чернозема выщелоченного и урожайности культур после 2S лет применения в севообороте различных видов и доз удобрений и мелиорантов.
Ключевые слова: мониторинг, чернозем выщелоченный, агрохимические свойства, урожайность, удобрения, мелиоранты.
Мониторинг агроценозов с повышенными антропогенными нагрузками необходим как для создания краткосрочных и долгосрочных прогнозов в их развитии, так и для разработки эффективных приемов регулирования продуктивности агроцено-зов. Однако агроценоз относится к очень сложным объектам исследования, поэтому совершенствование научно-методической базы и создание банка данных для мониторинга
- весьма актуальная задача.
Изучение влияния удобрений и мелиорантов на почвенные показатели было проведено в многолетнем стационарном полевом опыте кафедры агрохимии и почвоведения Воронежского ГАУ на черноземе выщелоченном. Опыт заложен в 1986 г. в шестипольном севообороте чистый пар - озимая пшеница -сахарная свекла - викоовсяная смесь
- озимая пшеница - ячмень. В статье приведены данные за 2012 г. Схема опыта включает варианты с
2 разными видами и дозами удобре-® ний, а также мелиорантов (табл. 1). со Использовали навоз КРС, аммиачную z селитру, двойной суперфосфат, хло-ф ристый калий, азофоску, в качестве q мелиоранта - дефекат и известь. ц Навоз и известковые удобрения вно-® сили в поле чистого пара навозораз-§ брасывателем, минеральные - поет
деляночно вручную. Удобрения вносили ежегодно, навоз и известь -один раз за ротацию севооборота.
Размещение вариантов систематическое последовательное шахматное в два яруса. Повторность - четырехкратная. Посевная площадь делянки - 197 м2, учетная - 140 м2. Отбор почвенных образцов проводили на всех полях шестипольного севооборота в два срока (начало и конец вегетации) из слоев 0-20 и 2040 см почвенным буром с шестикратной повторностью из двух несмежных повторений. В образцах определяли: рНсол, Нг, Са2++Мд2+, Р2О5, К2О общепринятыми методами.
Учет урожая зерновых культур проводили сплошным методом путем прямого комбайнирования комбайном «Sampo-130», сахарную свеклу и викоовсяную смесь убирали вруч-
ную. Статистическая обработка урожайных данных проведена методом однофакторного дисперсионного анализа на компьютере.
Погодные условия в 2012 г. характеризовались повышенной засушливостью в первой половине вегетации.
Наблюдения свидетельствуют, что удобрения в 2012 г. действовали на озимую пшеницу по-разному (см. табл. 1). Так, в вариантах с известковыми мелиорантами в любых комбинациях (варианты 12, 13, 14) прибавка урожая по сравнению с контролем была статистически недостоверна, а по сравнению с другими вариантами урожайность была ниже, особенно с вариантами 4 и S, где применяли повышенные дозы минеральных удобрений.
Действие минеральных удобрений на неизвесткованном фоне также было различным и зависело от метода расчета их доз. Так, минеральные удобрения, рассчитанные по выносу ЫРК, по нормативам затрат на 1 т продукции и по выносу легкогид-ролизуемого азота (варианты 6, 8, 9) давали прибавку урожая по сравнению с контролем статистически незначимую (0,9-2,1 ц/га). Удобрения же, внесенные в оптимальных одинарных, полуторных и двойных до-
I. Урожайность культур после PS-летнего применения удобрений в севообороте, 2012 г.
Вариант Озимая пшеница по пару, ц/га Сахарная свекла, т/га Вико-овсяная смесь, ц/га Озимая пшеница по вике-овсу, ц/га Ячмень, ц/га
1. Контроль (без удобрений) 24,9 25,9 81 22,2 12,6
2. Навоз, 40 т/га (фон) 27,4 34,8 92 25,4 14,7
3. Фон с Ы1Р1К1 28,7 40,3 97 28,8 19,1
4. Фон с N1 5Р15К 5 29,9 39,5 117 27,4 22,6
5. Фон с Х2Р2К2 ' 30,7 40,1 132 30,0 21,8
6. Фон с ХРК (по выносу) 26,7 36,1 94 25,8 15,4
7. Контроль (без удобрений) 24,9 25,9 81 22,2 12,6
8. Фон с ХРК (по нормативам 27,0 41,2 103 23,1 19,6
затрат удобрений)
9. Фон с ХРК (по выносу 25,8 35,6 103 24,7 21,2
легкогидролизуемого азота)
10. Фон с Х1Р1К1 с 28,6 39,1 104 27,1 17,3
микроэлементы
11. Фон с Х1Р1К1 с фунгициды 27,4 39,2 95 25,5 19,7
12. Фон с дефекат с Х1Р1К1 25,4 38,9 107 23,8 22,7
(КАХОП)
13. Фон с дефекат 25,3 36,7 92 24,3 15,5
14. Фон с СаСО3 24,4 36,5 86 22,6 14,9
НСР0Э5 Эх, % 2,43 3,16 3,8 3,45 18,4 6,33 3,49 4,77 1,83 3,48
Примечание. Дозы И1Р1К1 зависят от культуры и соответствуют оптимальной величине в регионе: М60Р60К60 - для озимой пшеницы, 1\1120Р120К120 - для сахарной свеклы (в вариантах 10 и II - М60Р60К60 и Хд0Рд0К90 соответственно), М30Р30К30 - для ячменя (в вариантах 4 и 5 - М60Р60К60 и Хд0Рд0К90 соответственно), под викоовсяную смесь удобрения не вносили, изучали их последействие. Дозы известковых удобрений (5-8 т/га д.в.) рассчитывали по гидролитической кислотности почвы. КАХОП - комплексное агрохимическое окультуривание полей.
зах с выравненным соотношением между элементами питания 1:1:1 (варианты 3, 4, S, 10), давали существенную прибавку урожая зерна -3,7^,8 ц/га.
Действие 40 т/га навоза в варианте 2 было также достаточно значимым (2^ ц/га). Совместное внесение навоза с оптимальной дозой минеральных удобрений (Ы60Р60К60) не имело преимущества перед внесением одного навоза. Следовательно, при совместном внесении органических и минеральных удобрений не отмечено их синергичного взаимодействия.
Сравнение действия одинарных, полуторных и двойных доз минеральных удобрений подтверждает, что одинарная доза (Ы60Р60К60) с выравненным соотношением элементов является оптимальной для озимой пшеницы в данных условиях.
Влияние прямого действия удобрений на урожайность других культур севооборота во многом соответствовало вышеописанному их влиянию на урожайность озимой пшеницы. Однако и последействие удобрений, накопленное за 2S лет, носило в основном тот же характер. Это отразилось на урожайности викоов-сяной смеси, выращиваемой в севообороте без внесения удобрений. Вместе с тем, здесь отчетливо наблюдается пропорциональность прибавки урожая дозе удобрения, внесенного под предшественник. Максимум прибавки урожая викоовсяной смеси отмечается при использовании удвоенной дозы М240Р240К240, тогда как при прямом действии этой дозы на сахарную свеклу явно наблюдалось снижение тесноты связи с урожайностью.
Действие удобрений на ячмень в 2012 г. имело свои особенности. Если на контроле в результате засушливости в первой половине вегетации урожайность его была очень низкой, то при внесении удобрений устойчивость растений к неблагоприятным условиям значительно повысилась, и прибавка урожайности ячменя по сравнению со всеми другими культурами была наибольшей, достигая 70-80 % к контролю. Причем, как и в опыте с сахарной свеклой, при увеличении дозы минеральных удобрений до М90Р90Кд0 (вариант S) урожайность снижалась по сравнению с применением дозы 1Х60Р60К60 (вариант 4).
Под влиянием систематического многолетнего внесения в почву удобрений произошли заметные из-
2 Земледелие № 6
менения ее агрохимических свойств (табл. 2). Так, кислотность почвы повысилась (рНсол изменилось в среднем на 0,3-0^ ед. пропорционально дозе минеральных удобрений). Гидролитическая кислотность соответственно возросла с 4^ до 6,9 мг-экв/ 100 г почвы, т.е. более чем на S0 %.
Периодическое внесение дефека-та устраняет избыточную кислотность почвы, доводя рНсол до S,S и снижая гидролитическую кислотность до 3,6 мг-экв/100 г почвы
Содержание обменного калия и подвижного фосфора (по Чирикову) в почве увеличилось по сравнению с контролем в основном пропорционально дозе удобрений (на 20-70 мг/кг). При этом прибавка содержания фосфора на произвесткованном фоне в варианте 12 (61 мг/кг) выше, чем на неизвесткованном в варианте 3 ^ мг/кг). Действие известкования на рост содержания калия в почве от удобрений имеет обратный характер (на 22 мг/кг - на известкованном и на 28 мг/кг - на неизвест-кованном фонах). Аналогичная и даже еще более ярко выраженная тенденция отмечается и в отношении легкодоступного калия (по Голубевой).
Слабый рост содержания в почве этих форм калия обусловлен, вероятно, активизацией необменного поглощения и уменьшением степени подвижности калия на фоне извести.
Таким образом, отмеченное после известкования значительное повышение содержания в почве фосфора, и наоборот, снижение содержания калия вызывает существенную несбалансированность между данными элементами в почве. Это, на наш взгляд, может стать одной из причин снижения эффективности удобрений при известковании чернозема выщелоченного. Более того, снижение урожайности может дополнительно усиливаться в силу известного антагонизма между кальцием, внесенным с известью, и калием в питании растений.
Репрезентативность наблюдаемых при мониторинге агрохимических показателей - один из важнейших вопросов его научно-методической базы. Для анализа варьирования какого-либо показателя был использован интервал, в пределах которого он преимущественно изменяется в опыте (см. табл. 2).
Из полученных данных следует,
2. Агрохимические показатели почвы в слое 0-40 см и их пространственное варьирование после 2S-летнего внесения удобрений в севообороте
Значение показателя
среднее минимальное максимальное
Вариант
Размах
колебаний,
%
1
2 3 5 12
1
2 3 5 12
1 2 3 5 12
1 2 3 5 12
1 2 3 5 12
рН
~ СОЛ.
5,1 5,0 5,2
5.0 4,9 5,2
4.8 4,7 4,9 4,6 4,5 4,7 5,5 5,3 5,7
Нг, мг-экв/100 г почвы
4.5 4,0 5,3
5.1 4,0 5,4
6.3 5,3 6,7
6.9 6,0 7,7
3.6 2,5 4,5 Рг05 (по Чирикову), мг/кг
78 75 105
87 6 5 105
113 110 150
149 130 200
139 130 200
Кг0 (по Чирикову), мг/кг
104 9 5 125
106 90 145
132 90 220
145 100 270
126 100 210 Кг0 (по Голубевой), мг/кг
3.4 2,8 5,2 4,0 3,0 8,0 6,0 3,0 9,0
8.7 4,0 19,0 4,9 3,0 9,0
4 6 4 4 8
28 27 22 25 56
38
46 35
47 50
30 52 98 117 87
70 125 100 172 122
U ф
2
ф Ь ф s
s
ф
Z
IO
о) P
о ^
со
что наиболее стабильна в пространстве величина обменной кислотности почвы, измеренная в единицах рН. Разброс значений этого показателя по полям незначительный и составляет 4-8 % от средней величины в варианте. Однако такая стабильность показателя может не отражать реальной пространственной изменчивости оцениваемого свойства, а свидетельствовать об очень слабом отклике показателя на происходящие изменения в объекте. Действительно, в нашем случае величина рН изменится на единицу (примерно на 20 %), если количество кислоты в почве изменится на 1000 %. Следовательно, показатель рН не сможет за' 1 СОЛ.
регистрировать небольших изменений кислотности почвы, и поэтому для коротких периодов наблюдений его использовать нет оснований. Данным показателем можно пользоваться при наличии значительных изменений, а также для общих представлений о кислотности почвы.
Анализ изменчивости гидролитической кислотности, как прямого показателя, свидетельствует, что наименьшую вариабельность он имеет в вариантах с наиболее высокой кислотностью (22^ %). При известковании (вариант 12) вариабельность возрастает до S6 %, что в основном связано с неравномерностью внесения мелиоранта в почву. Следовательно, для оценки динамики кислотности почвы при мониторинговых исследованиях можно рекомендовать использовать гидролитическую кислотность, определяемую титрованием, как достаточно надежный и чувствительный показатель.
Оценка пространственной вариабельности в опыте содержания подвижного фосфора, определенного по Чирикову, характеризует этот показатель как среднеустойчивый. Разброс его значений составляет 3S-S0 % с минимумом на контроле и повышенными значениями в вариантах с удобрениями. Последнее, вероятно, обусловлено неравномерностью внесения фосфорных удобрений. Однако при достаточной повтор-ности и тщательной подготовке средней аналитической пробы для ана-2 лиза, содержание фосфора по Чи-® рикову можно использовать в мони-(о торинговых исследованиях как дос-г таточно надежный показатель. ш По сравнению с фосфором почти ^ вдвое большей изменчивостью ха-едерактеризуется содержание обмен-^ ного калия по Чирикову, значения емкоторого по полям изменяется от 30
т
% на контроле до 87-117 % в вариантах с удобрениями. Это свидетельствует о том, что неравномерность внесения калия в почву вдвое выше, чем фосфора. Такое вполне возможно, если учесть существенно более худшие физические свойства калийных удобрений по сравнению с фосфорными. Еще большую пространственную изменчивость имеют значения легкодоступного растениям калия, определяемого по методу Го-лубевой (70-170 %). Это, в нашем случае, отражает вдвое большую чувствительность показателя к изменениям в почве по сравнению с калием, определяемым по Чирикову, так как пространственная неравномерность внесения в почву калия для обоих показателей одинаковая. Поэтому содержание легкодоступного калия (по Голубевой) следует включать в мониторинговые наблюдения.
На основании наших исследований по систематическому 25-летнему применению удобрений в севообороте на черноземе выщелоченном можно сделать следующие выводы:
- значительно повышается обменная кислотность почвы, и величина рНсол изменяется в среднем с S,1 на контроле до 4,8 и 4,6 при использовании оптимальных одинарных и двойных доз минеральных удобрений, соответственно. Из всех изучаемых показателей рНсол отличается наибольшей пространственной стабильностью (размах колебаний по вариантам в пределах 4-S %);
- гидролитическая кислотность почвы повышается еще более отчетливо - с 4,S до 6-7мг-экв/100 г почвы, или на S0 % и является существенно более чувствительным показателем к изменениям кислотности почвы с пространственной изменчивостью 20-60 %;
- содержание подвижного фосфора в почве, определяемое по Чи-рикову, увеличивается наиболее сильно (на 20-70 мг/кг, т.е. на 0,S-1,5 класса обеспеченности почвы) и характеризуется средней пространственной изменчивостью (30-S0 %), в значительной степени обусловленной неравномерностью внесения фосфорных удобрений в почву;
- содержание обменного калия в почве (по Чирикову) под действием удобрений повышается на 20-40 мг/кг, но пространственная изменчивость показателя достигает 30-117 %. Еще большей изменчивостью характеризуется содержание легкодоступного калия, определенного по Голу-
бевой, - 70-170 %, что свидетельствует о большей чувствительности этого метода к изменениям условий калийного питания растений;
- известкование почвы оптимальной дозой нейтрализует избыточную кислотность и доводит рНсол до S,S и сопровождается, с одной стороны, заметным повышением содержания подвижного фосфора в почве, а с другой - снижением содержания обменного калия в ней, повышая несбалансированность между фосфором и калием в питании растений;
- влияние удобрений на свойства почвы имеет однотипный характер на всех полях севооборота под разными культурами, различия отмечаются в основном в абсолютных величинах;
- стабильный и значительный рост урожайности всех культур (до 3070 %) дают оптимальные одинарные и двойные дозы минеральных удобрений, рассчитанные методом прямого использования результатов полевых опытов. Дозы удобрений, рассчитанные другими методами, в основном существенно менее эффективны;
- известкование в различных комбинациях (с навозом, без него, с минеральными удобрениями) несмотря на оптимизацию реакции почвы, в большинстве случаев оказалось в 2012 г. малоэффективным или совсем не давало прибавки урожая.
On the question of monitoring the fertility of agricultural land
N.G. Myazin, P.T. Brekhov
In field stationary experiment it was determined the changes of agro-chemical properties of leached chernozem and yield of crops after 25 years of using of different mineral fertilizers and meliorants in the crop rotation. Keywords: monitoring, leached chernozem, agro-chemical properties, yield, fertilizers, meliorants.
