Научная статья на тему 'Минеральные удобрения и плодородие Сибирского чернозема. Результаты многолетних исследований'

Минеральные удобрения и плодородие Сибирского чернозема. Результаты многолетних исследований Текст научной статьи по специальности «Сельское хозяйство, лесное хозяйство, рыбное хозяйство»

CC BY
265
21
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
МИНЕРАЛЬНЫЕ УДОБРЕНИЯ / MINERAL FERTILIZERS / ЧЕРНОЗЕМ ВЫЩЕЛОЧЕННЫЙ / LEACHED CHERNOZEM / ПЛОДОРОДИЕ / FERTILITY / ПИТАТЕЛЬНЫЙ РЕЖИМ / NUTRIENT REGIME / ПЛАНИРУЕМАЯ УРОЖАЙНОСТЬ / PLANNED YIELD / ЗЕРНОВЫЕ КУЛЬТУРЫ / CROPS / СИБИРЬ / SIBERIA / АГРОХИМИЧЕСКИЕ И АГРОФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА / AGROCHEMICAL AND AGROPHYSICAL PROPERTIES / ПЛОТНОСТЬ СЛОЖЕНИЯ / DENSITY OF THE COMPOSITION / СТРУКТУРНО-АГРЕГАТНЫЙ СОСТАВ / STRUCTURAL-AGGREGATE COMPOSITION

Аннотация научной статьи по сельскому хозяйству, лесному хозяйству, рыбному хозяйству, автор научной работы — Ерёмин Дмитрий Иванович

Черноземы Западной Сибири характеризуются высокими запасами гумуса и питательных веществ, обладают оптимальными свойствами для сельскохозяйственных культур, однако неустойчивы к сильному антропогенному воздействию. В настоящее время сельское хозяйство для повышения продуктивности пашни активно использует минеральные удобрения в высоких дозах. Это может привести к изменению основополагающих свойств и снижению эффективного плодородия пахотных черноземов Северного Зауралья. В отличие от европейских аналогов сибирские черноземы не обладают устойчивостью к неблагоприятным воздействиям и быстро становятся низкоплодородными. Целью исследований было изучение влияния систематического внесения возрастающих доз минеральных удобрений на питательный режим, структурно-агрегатный состав и плотность сложения чернозема выщелоченного. Схема опыта предусматривала получение урожая от зерновых культур от 3,0 до 6,0 т/га за счет минеральных удобрений. Дозы рассчитывались ежегодно методом элементарного баланса с учетом фактических запасов питательных веществ в почве. Исследования охватывают период с 1995 по 2015 гг. установлено, что отсутствие минеральных удобрений приводит к постепенному ухудшению азотно-фосфорного режима пахотного чернозема. Внесение минеральных удобрений из расчета на планируемую урожайность 3,0 и 4,0 т/га благоприятно сказывается на питательном режиме и агрофизических свойствах пахотного чернозема лесостепной зоны Зауралья. Дальнейшее повышение уровня минерального питания приводит к частичной потере нитратного азота. Вносимый с удобрениями фосфор, в случае его невостребованности, переходит в недоступные для растений формы. Запашка соломы на удобренных вариантах положительно влияет на калийный режим чернозема выщелоченного. Высокие дозы минеральных удобрений оказывают диспергирующее действие на структурные агрегаты пахотного слоя, что может повлечь ухудшение агрофизических свойств черноземных почв Северного Зауралья.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

MINERAL FERTILIZERS AND FERTILITY OF CHENOZEMS. THE RESULTS OF YEARS OF RESEARCH

High stocks of humus characterize the chernozems of Western Siberia and nutrients have optimal properties for crops. They possess optimal properties for crops, but not resistant to strong anthropogenic impact. Currently, the agriculture, the productivity of arable land is actively using mineral fertilizers in high doses. This can lead to a change in the fundamental properties and reduce the effective fertility of arable chernozems of Northern Trans-Ural. Unlike the European counterparts the Siberian chernozems are not resistant to adverse effects and quickly become low fertile. The aim of the research was to study the effect of systematic introduction of increasing doses of mineral fertilizers on nutritional mode, structural-aggregate composition and density of leached chernozem composition. The scheme of experience included the harvesting of cereals from 3.0 to 6.0 t/ha at the expense of mineral fertilizers. Doses were calculated annually by the method of elementary balance taking into account the actual nutrient reserves in the soil. The studies cover the period from 1995 to 2015. The authors found that the lack of fertilizers leads to a gradual deterioration of the nitrogen-phosphorus regime of arable chernozems. The application of mineral fertilizers is based on the planned yield of 3.0 and 4.0 t/ha is beneficial to nutrient status and agrophysical properties of the arable chernozem of Trans-Ural forest steppe zone. Further increase of mineral nutrition level leads to partial loss of nitrate nitrogen. Made with fertilizer and phosphorus, if unclaimed, goes in inaccessible to plants form. Plowing straw, on the fertilized variants has a positive effect on potassium mode of leached chernozem. High doses of mineral fertilizers exert a dispersing effect on the structural aggregates of the topsoil, which may lead to the deterioration of agrophysical properties of Trans-Ural chernozem soils.

Текст научной работы на тему «Минеральные удобрения и плодородие Сибирского чернозема. Результаты многолетних исследований»

УДК 68.33.29

Д. И. Ерёмин

МИНЕРАЛЬНЫЕ УДОБРЕНИЯ И ПЛОДОРОДИЕ СИБИРСКОГО ЧЕРНОЗЕМА. РЕЗУЛЬТАТЫ МНОГОЛЕТНИХ ИССЛЕДОВАНИЙ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ «ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АГРАРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ СЕВЕРНОГО ЗАУРАЛЬЯ», ТЮМЕНЬ, РОССИЯ

D. I. Eryomin

MINERAL FERTILIZERS AND FERTILITY OF CHENOZEMS. THE RESULTS OF YEARS OF RESEARCH FEDERAL STATE BUDGET EDUCATIONAL INSTITUTION OF HIGHER EDUCATION «NORTHERN TRANS-URAL STATE AGRARIAN UNIVERSITY», TYUMEN, RUSSIA

Дмитрий Иванович Ерёмин

Dmitrij |уапоуюЬ| Егуотт

доктор биологических наук, доцент

[email protected]

Аннотация. Черноземы Западной Сибири характеризуются высокими запасами гумуса и питательных веществ, обладают оптимальными свойствами для сельскохозяйственных культур, однако неустойчивы к сильному антропогенному воздействию. В настоящее время сельское хозяйство для повышения продуктивности пашни активно использует минеральные удобрения в высоких дозах. Это может привести к изменению основополагающих свойств и снижению эффективного плодородия пахотных черноземов Северного Зауралья. В отличие от европейских аналогов сибирские черноземы не обладают устойчивостью к неблагоприятным воздействиям и быстро становятся низкоплодородными. Целью исследований было изучение влияния систематического внесения возрастающих доз минеральных удобрений на питательный режим, структурно-агрегатный состав и плотность сложения чернозема выщелоченного. Схема опыта предусматривала получение урожая от зерновых культур от 3,0 до 6,0 т/га за счет минеральных удобрений. Дозы рассчитывались ежегодно методом элементарного баланса с учетом фактических запасов питательных веществ в почве. Исследования охватывают период с 1995 по 2015 гг. установлено, что отсутствие минеральных удобрений приводит к постепенному ухудшению азотно-фос-форного режима пахотного чернозема. Внесение минеральных удобрений из расчета на планируемую урожайность 3,0 и 4,0 т/га благоприятно сказывается на питательном режиме и агрофизических свойствах пахотного чернозема лесостепной зоны Зауралья. Дальнейшее повышение уровня минерального питания приводит к частичной потере нитратного азота. Вносимый

с удобрениями фосфор, в случае его невостребованности, переходит в недоступные для растений формы. Запашка соломы на удобренных вариантах положительно влияет на калийный режим чернозема выщелоченного. Высокие дозы минеральных удобрений оказывают диспергирующее действие на структурные агрегаты пахотного слоя, что может повлечь ухудшение агрофизических свойств черноземных почв Северного Зауралья.

Ключевые слова: минеральные удобрения; чернозем выщелоченный; плодородие; питательный режим; планируемая урожайность; зерновые культуры; Сибирь; агрохимические и агрофизические свойства; плотность сложения; структурно-агрегатный состав.

Abstract. High stocks of humus characterize the chernozems of Western Siberia and nutrients have optimal properties for crops. They possess optimal properties for crops, but not resistant to strong anthropogenic impact. Currently, the agriculture, the productivity of arable land is actively using mineral fertilizers in high doses. This can lead to a change in the fundamental properties and reduce the effective fertility of arable chernozems of Northern Trans-Ural. Unlike the European counterparts the Siberian chernozems are not resistant to adverse effects and quickly become low fertile. The aim of the research was to study the effect of systematic introduction of increasing doses of mineral fertilizers on nutritional mode, structural-aggregate composition and density of leached chernozem composition. The scheme of experience included the harvesting of cereals from 3.0 to 6.0 t/ha at the expense of mineral fertilizers. Doses were calculated annually by the method of elementary balance taking into account the actual nutrient reserves in the soil. The studies cover the period from 1995 to 2015. The authors found that the lack of fertilizers leads to a gradual deterioration of the nitrogen-phosphorus regime of arable chernozems. The application of mineral fertilizers is based on the planned yield of 3.0 and 4.0 t/ha is beneficial to nutrient status and agrophys-ical properties of the arable chernozem of Trans-Ural forest steppe zone. Further increase of mineral nutrition level leads to partial loss of nitrate nitrogen. Made with fertilizer and phosphorus, if unclaimed, goes in inaccessible to plants form. Plowing straw, on the fertilized variants has a positive effect on potassium mode of leached chernozem. High doses of mineral fertilizers exert a dispersing effect on the structural aggregates of the topsoil, which may lead to the deterioration of agrophysical properties of Trans-Ural chernozem soils.

Keywords: mineral fertilizers, leached chernozem; fertility; nutrient regime; the planned yield; crops; Siberia; agrochemical and agrophysical properties; the density of the composition; structural-aggregate composition.

Введение. Чернозёмы по праву считаются «золотым фондом» любой страны. Они сочетают в себе оптимальные свойства и благоприятные режимы, позволяющие выращивать на них практически все современные сельскохозяйственные культуры с минимальными организационно-экономическими затратами [1-4]. Чернозёмы - жемчужина в почвенном покрове Сибири, поскольку их площади минимальны, но там, где они распространены, хозяйства процветают и являются опорой экономики региона. Изучением феномена сибирских чернозёмов начали заниматься еще в XIX веке, и к настоящему времени мы уже знаем региональные особенности их появления и современные свойства, обуславливающие их высокое плодородие. Однако остаются существенные пробелы в области сельскохозяйственного использования сибирских чернозёмов, поскольку их начали осваивать относительно недавно по сравнению с европейскими аналогами. Причин этого довольно много, но можно выделить несколько главных. Прежде всего,

это постоянно изменяющиеся технологии возделывания сельскохозяйственных культур, начиная от севооборотов, системой обработки почвы и заканчивая различной интенсивностью использования агрохимикатов. В Сибири отсутствует полноценная (развернутая в пространстве) система долгосрочных стационарных наблюдений, которая могла бы установить региональные особенности антропогенной эволюции чернозёмов. Имеющаяся информация о влиянии каких-либо элементов земледелия зачастую представлена исследованиями, сделанными за очень короткий период -3-5 лет. Существующие почвенные стационары, возраст которых более 10 лет, дают возможность установить достоверное влияние сельского хозяйства на плодородие сибирских чернозёмов, особенно в сфере гумусообразования.

По поводу влияния минеральных удобрений на плодородие почв нет однозначного мнения. Существует точка зрения о положительном их эффекте, сторонники которой приводят данные по положительному балансу гумуса, улуч-

Вестник Курганской ГСХА № 4, 2017 Стмкоэсозяжтжмьш науки 37

шению физико-химических свойств. В то же время, часть исследователей убеждена, что систематическое использование минеральных удобрений приводит к ухудшению элементов плодородия, начиная от питательных режимов и заканчивая агрофизическими свойствами. Также есть еще одна группа ученых, утверждающих, что минеральные удобрения в дозах, которые обычно используют предприятия АПК Сибири, не могут оказать какого-либо значимого влияния на плодородие чернозёмов. Все эти точки зрения заслуживают внимания и, по нашему мнению, имеют право на жизнь.

Научный опыт влияния минеральных удобрений на плодородие чернозёмных почв в Государственном аграрном университете Северного Зауралья можно считать достаточно большим. Он опирается на стационарные наблюдения, охватывающие временной промежуток от 20 до 50 лет. Поэтому в настоящее время можно сделать соответствующие выводы о влиянии того или иного элемента земледелия на плодородие сибирских чернозёмов. На одном из стационаров кафедры почвоведения и агрохимии, который был заложен в 1995 году, до настоящего времени изучают влияние возрастающих доз минеральных удобрений на продуктивность и плодородие выщелоченного чернозёма.

Целью наших исследований было изучение влияния возрастающих доз минеральных удобрений, вносимых под зерновые культуры на элементы плодородия чернозёма выщелоченного.

Методика. Исследования проводились на опытном поле Государственного аграрного университета Северного Зауралья, которое располагается в северной лесостепи Зауралья, в 12 км от г Тюмени. Почва опытного участка -тяжелосуглинистый выщелоченный чернозём. Средняя мощность гумусового горизонта составляет 30-35 см, содержание гумуса в слое 0-20 см - 6,00%, в слое 20-40 см - 3,77 %. Содержание нитратного азота перед закладкой опыта в слое 0-40 см в среднем за годы исследований не превышало 5,0 мг/кг почвы. Подвижного фосфора и калия в слое 0-40 см было 70 и 150 мг/кг почвы, что соответствовало средней и повышенной обеспеченности зерновых культур данными элементами питания. Агрофизические показатели и морфогенетические свойства почвы стационара характерны для чернозёмов Западной Сибири [5]. Исследования начались с 1995 года и продолжаются до настоящего времени. Схема опыта предусматривает внесение минеральных удобрений из расчета получения планируемой урожайности зерновых культур 3,0; 4,0; 5,0 и 6,0 т/га. В качестве контроля используется естественный агрофон (вариант без минеральных удобрений). Дозы рассчитываются ежегодно по результатам агрохимического анализа почвы, проводимого в весенний период методом элементарного баланса. Средние дозы удобрений указаны на рисунке. В опыте использовались аммофос и аммиачная селитра, которые вносили весной под предпосевную культивацию. После уборки зерновых солома запахивалась непосредственно на вариантах.

250

200

150

100

50

го ш н

0 ф

1

ф

ш

ф

i

2

>

ш н

о

>s ф

чд

70

15

170

120

30

230

65

110

Контроль,

¡стественный (низкий) агрофон

N

P

N P

NPK на 3,0 т/га NPK на 4,0 т/га

Средний агрофон

N P

NPK на 5,0 т/га

N P

NPK на 6,0 т/га

Высокий агрофон

Варианты

0

0

Рисунок - Средние дозы минеральных удобрений для пол;

Система основной обработки почвы - отвальная разноглубинная (под занятый пар - 25-27 см; под зерновые -20-22 см). Севооборот - зерновой с занятым паром, с чередованием культур: однолетние травы (горохо-овес); яровая пшеница, овес. За годы исследований севооборот не менялся. Посевная площадь каждой делянки 100 м2; учетная - 50 м2. Делянки фиксированные, размещение последовательное. Опыт закладывается в 4 повторениях.

В почве определяли нитратный азот дисульфофено-ловым методом, подвижный фосфор и калий по Чирикову.

ения планируемой урожайности яровой пшеницы, кг д.в./га Анализ на плотность сложения и структурно-агрегатный состав пахотного горизонта проводили по Качинскому, в 6-кратной повторности на каждом повторении [6]. Математическая обработка полученных результатов проведена по Б.А. Доспехову, с помощью программного продукта Microsoft Excel.

Результаты. Перед посевом зерновых культур обеспеченность нитратным азотом в среднем за годы исследований была очень низкой - 5 мг/кг почвы (таблица 1). Запасы нитратов в слое 0-40 см соответствовали 25-30 кг/га, что

является характерным для чернозёмных почв Сибири [7, 8]. В кущение содержание нитратного азота на естественном агрофоне возросло до 12 мг/кг почвы, что соответствовало средней обеспеченности. Как показали расчеты, за счет микробиологической деятельности за период посев-кущение образовалось 34 кг/га доступного для растений азота, что составляет половину величины текущей нитрификации чернозёмов Зауралья [9]. На вариантах с внесением удобрений содержание нитратов в слое 0-40 см в период кущения достигало 26-51 мг/кг почвы. Необходимо отметить, что максимум был отмечен на варианте с внесением NPK на 4,0 т/га. Вариант, где удобрения вносили на планируемую урожайность 6,0 т/га, характеризовался меньшим содержанием - 29 мг/кг почвы. Это объясняется проявлением миграционных процессов нитратов вглубь и неполным растворением аммофоса в этот период. К цветению содержание азота снижается, что связано с его потреблением пшеничным агрофитоценозом. На контроле эта величина достигает первоначальных значений, тогда как на удобренных вариантах - 9-36 мг/кг почвы, причем максимальная величина была на делянках с внесением удобрений на планируемую урожайность 6,0 т/га.

В процессе налива и созревания зерна, яровая пшеница активно потребляет питательные вещества и весьма негативно реагирует на дефицит азота. Перед уборкой содержание этого элемента питания на контроле снижается до минимально возможных величин - 2 мг/кг почвы. Учитывая тот факт, что на этот период приходится половина азота текущей нитрификации, можно утверждать, что выращивание зерновых культур на чернозёмах северной лесостепи Тюменской области без минеральных удобрений будет являться лимитирующим фактором увеличения продуктивности пашни. Очень низкая обеспеченность нитратным азотом во второй половине вегетации может быть убедительным доводом использования азотных подкормок в любом удобном для хозяйства виде.

На вариантах с внесением удобрений на планируемую урожайность до 4,0 т/га зерновых культур содержание азота в слое 0-40 см после уборки остается чуть выше первоначальных значений - 7-8 мг/кг почвы, что доказывает эффективность поглощения азота пшеничным агрофитоценозом. На вариантах с внесением удобрений на 5,0 и 6,0 т/га содержание азота после уборки зерновых остается довольно большим - 8-10 мг/кг почвы, что в условиях Северного Зауралья может привести к потере вследствие миграции под действием нисходящего движения воды в осенне-зимний период.

Таблица 1 - Содержание питательных веществ в слое

0-40 см при внесении возрастающих доз минеральных удобрений на планируемую урожайность яровой пшеницы, мг/кг почвы (среднее за 1995-2015 гг.)

Варианты Перед посевом Кущение Цветение После уборки

N P K N P K N P K N P K

Без удобрений 5 70 148 12 74 174 5 49 139 2 37 125

NPK на 3,0 т/га 5 76 148 26 82 184 9 90 172 5 82 136

NPK на 4,0 т/га 5 80 164 51 107 192 10 116 165 7 90 177

NPK на 5,0 т/га 5 76 148 48 148 195 23 125 160 8 109 150

NPK на 6,0 т/га 5 83 157 29 121 190 36 141 157 10 138 140

За 20 лет систематического применения минеральных удобрений достоверное увеличение содержания фосфора в слое 0-40 см было зарегистрировано только на вариантах с внесением минеральных удобрений на планируемую уро-

жайность 6,0 т/га. В среднем за годы исследований эта величина перед посевом яровой пшеницы достигала 83 мг / кг почвы, что на 20% выше значений контроля. Причиной отсутствия эффекта накопления, по нашему мнению, является метод расчета доз удобрений, основанный на ежегодном мониторинге запасов питательных веществ.

На контроле содержание подвижного фосфора перед посевом яровой пшеницы составило 70 мг/кг почвы, что соответствовало средней обеспеченности данным элементом питания. К моменту кущения содержание доступных для растений фосфатов не увеличилось - отклонения были в пределах ошибки измерения (НСР05=5 мг/кг). В дальнейшем данный показатель постепенно снижался и достиг минимального значения после уборки пшеницы - 37 мг / кг. Необходимо отметить, что в течение осенне-весеннего периода на полях происходит частичное восстановление запасов за счет перехода фосфора из органоминеральных соединений и трифосфатов кальция и железа [10, 11]. Это объясняет ежегодное повышение подвижных фосфатов перед посевом зерновых культур.

На вариантах с внесением минеральных удобрений содержание подвижных фосфатов в период кущения возрастало до 82-148 мг/кг почвы, что надежно обеспечивало фосфорное питание посевов зерновых культур. Как показывают данные листовой диагностики питания при использовании расчетных доз минеральных удобрений, дефицита фосфора в яровой пшенице не происходит [12]. В период цветения содержание подвижного фосфора на удобренных вариантах продолжает увеличиваться, несмотря на постоянное его поглощение растениями. Данный факт объясняется процессом дальнейшего растворения фосфорных удобрений. К моменту уборки содержание доступных растениям фосфатов в почве постепенно снижается. Однако в период цветение-созревание, зерновые культуры фосфор практически не потребляют, поэтому существует мнение, что уменьшение происходит вследствие трансформации монофосфатов в ди- и трифосфаты кальция или железа. Этим объясняется и снижение содержания подвижного фосфора на удобренных вариантах перед посевом относительно осени предыдущего года. Данный факт является убедительным доказательством неэффективности внесения фосфорных удобрений на чернозёмных почвах в высоких дозах, поскольку неизрасходованная часть фосфора будет трансформирована в труднодоступные соединения.

Поскольку калийные удобрения вносились только впервые годы исследований на вариантах с планируемой урожайность 5,0 и 6,0 т/га, то калийный режим в опыте формировался из биогенного выноса и запашки соломы. Как показали ранее проведенные расчеты, значительная часть калия, который был поглощен зерновыми культурами, возвращается в почву при запашке соломы. В нашем опыте вся солома оставалась на делянках и запахивалась. Перед посевом содержание калия на вариантах варьировало от 148 до 164 мг/кг почвы, что соответствовало повышенной обеспеченности данным элементом питания. В процессе развития яровой пшеницы содержание подвижного калия на контроле постепенно уменьшалось, достигая минимальных значений перед уборкой - 125 мг/кг почвы. На вариантах с внесением удобрений данный показатель или оставался на одном уровне или частично повышался, за счет постепенного высвобождения из соломы [13].

Почвенное плодородие определяется не только питательным режимом для растений, но и водным, воздушным и тепловым режимами, которые в большой степени зависят от структурно-агрегатного состояния.

Анализ структурного состояния в нашем опыте про-

Вестник Курганской ГСХА № 4, 2017 ^ьскоюишатвт^ науки 39

водился после каждой ротации севооборота. Однако для наглядности и выявления эффекта влияния минеральных удобрений мы приводим данные за 20 лет. В год закладки урожая (1995 г) структурно-агрегатное состояние пахотного горизонта чернозёма выщелоченного на всех вариантах было хорошим и соответствовало чернозёмам Зауралья. Содержание агрономически ценных агрегатов при сухом просеивании варьировало по вариантам в пределах 85,791,3%, водопрочность составляла - 75,4-82,4% от общей массы (таблица 2). При отсутствии удобрений и запашке соломы структурно-агрегатный состав пахотного слоя за 20 лет практически не претерпевает изменений - отклонения минимальны.

Таблица 2 - Структурно-агрегатный состав пахотного слоя чернозёма выщелоченного при длительном использовании возрастающих доз минеральных удобрений.

Варианты Способ просеивания Годы Размер агрегатов (мм) и их содержание(% массы)

>10 10-0,25 <0,25

Без удобрений Сухой 1995 5,3 85,7 9,0

2015 6,5 82,3 11,2

Мокрый 1995 4,1 75,6 20,3

2015 5,3 76,2 18,5

NPK на 3,0 т/га Сухой 1995 4,4 88,2 7,4

2015 3,8 87,3 8,9

Мокрый 1995 3,9 82,4 13,7

2015 7,8 76,9 15,3

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

NPK на 4,0 т/га Сухой 1995 3,1 91,3 5,6

2015 5,8 71,6 22,6

Мокрый 1995 3,2 78,6 18,2

2015 11,5 70,8 17,7

NPK на 5,0 т/га Сухой 1995 7,6 88,3 4,1

2015 9,8 77,1 13,1

Мокрый 1995 3,4 80,7 15,9

2015 2,7 73,1 24,2

NPK на 6,0 т/га Сухой 1995 4,8 89,9 5,3

2015 7,5 76,5 16,0

Мокрый 1995 5,3 75,4 19,3

2015 8,2 66,2 25,6

Как показало сухое просеивание, систематическое внесение минеральных удобрений на планируемую урожайность 3,0 т/га не привело к ухудшению структуры почвы, однако водопрочность почвенных агрегатов уменьшилась с 82,4 до 76,9%, что обусловлено изменением качественного состава гумусовых веществ [14].

Дальнейшее повышение уровня минерального питания негативно отразилось как на количественной, так и на качественной характеристике структурно-агрегатного состава пахотного чернозёма. Наиболее интересным оказался вариант с максимальной насыщенностью удобрениями. За 20 лет содержание агрегатов при сухом просеивании уменьшилось с 89,9 до 76,5%, а водопрочность с 75,4 до 66,2%. Данный факт объясняется диспергирующим действием высоких доз аммиачной селитры на почвенную структуру. Это является убедительным доводом отказа от высоких доз минеральных удобрений при существующей системе удобрений.

В Западной Сибири над определением оптимальной плотности сложения почв работали многие ученые. По данным В.Ф. Трушина, Э.Ф. Крылова, оптимальная плотность чернозёма для большинства возделываемых культур составляет 1,20-1,26 г/см3. Поскольку данный показатель на-

ходится в прямой зависимости от структурно-агрегатного состава, то влияние высоких доз минеральных удобрений будет вполне очевидно. Для лучшего восприятия изменения плотности почвы лучше воспользоваться коэффициентом интенсивности уплотнения, который показывает степень уплотнения в определенный период [15]. В нашем случае мы рассматривали этот показатель в период посев-кущение (таблица 3).

Таблица 3 - Плотность сложения пахотного слоя выщелоченного чернозёма, г/см3, (1995-2015 гг.)

Дата отбора образцов Контроль NPK на 3.0 т/га NPK на 4.0 т/га NPK на 5.0 т/га NPK на 6.0 т/га

Перед посевом 0,97 0,95 1,02 0,94 1,00

Кущение 1,08 1,05 1,09 1,04 1,13

Перед уборкой 1,17 1,15 1,08 1,22 1,27

Коэффициент интенсивности уплотнения 1,11 1,11 1,07 1,11 1,13

Перед посевом яровой пшеницы плотность сложения пахотного слоя варьировала в пределах 0,94-1,02 г/см3, что соответствовало рыхлому состоянию. Это объясняется проведением ряда агротехнических операций непосредственно перед отбором проб. К моменту кущения пахотный слой постепенно уплотнялся до 1,04-1,13 г/см3. Минимальная скорость усадки почвы была отмечена на варианте с планируемой урожайностью 4,0 т/га, где коэффициент интенсивности уплотнения составил 1,07, тогда как на контроле - 1,11 ед. Влияние удобрений было заметным только на варианте с максимальным уровнем минерального питания ^РК на 6,0 т/га) - скорость уплотнения соответствовала коэффициенту 1,13 ед.

К моменту уборки стал очевиден факт влияния высоких доз удобрений на плотность сложения. На вариантах с внесением NPK на 5,0 и 6,0 т/га пахотный слой уплотнился до 1,22 и 1,27 г/см3, тогда как на контроле - 1,11 г/см3. Коэффициент интенсивности уплотнения в этот период составил 1,27-1,30 ед., что на 7% больше значений контроля. Несмотря на уплотняющий эффект минеральных удобрений, плотность сложения находилась в пределах оптимума для зерновых культур.

Выводы. В результате многолетних стационарных исследований установлено, что при существующей системе земледелия (зерновой с занятым паром севооборот; отвальная система обработки почвы; запашка соломы) отсутствие минеральных удобрений приводит к постепенному ухудшению азотно-фосфорного режима пахотного чернозёма. Обеспеченность нитратным азотом на протяжении всей вегетации яровой пшеницы характеризуется как очень низкая. Внесение минеральных удобрений из расчета на планируемую урожайность 3,0 и 4,0 т/га благоприятно сказывается на питательном режиме и агрофизических свойствах пахотного чернозёма лесостепной зоны Зауралья. Дальнейшее повышение уровня минерального питания приводит к частичной потере нитратного азота в результате его вымывания за пределы корнеобитаемой зоны. Вносимый с удобрениями фосфор, в случае его невостребованности, переходит в недоступные для растений формы. Запашка соломы на удобренных вариантах положительно влияет на калийный режим чернозёма выщелоченного. Высокие дозы минеральных удобрений оказывают диспергирующее действие на структурные агрегаты пахотного слоя, что может повлечь ухудшение агрофизических свойств чернозёмных почв Северного Зауралья.

Список литературы

1 Казак А.А., Логинов Ю.П. Сортовые ресурсы яровой мягкой пшеницы Западной Сибири в решении продовольственной безопасности региона. Зерновое хозяйство. 2016. № 3. С. 44-47.

2 Сабаганова К.С., Харалгина О.С. Влияние основных обработок чернозёма выщелоченного на засоренность и урожайность яровой пшеницы в зернопаровом севообороте. Актуальные вопросы науки и хозяйства: новые вызовы и решения. Сборник материалов L Международной студенческой научно-практической конференции. 2016. С. 712-716.

3 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.

4 Евтушкова Е.П. Экологическое состояние земель сельскохозяйственного назначения на юге Тюменской области. Агропродовольственная политика. 2016. №12 (60). С. 51-53.

5 Рзаева В.В., Ерёмин Д.И. Изменение агрофизических свойств чернозёма выщелоченного при длительном использовании различных систем основной обработки и минеральных удобрений в Северном Зауралье. Вестник КрасГАУ. 2010. № 3. С. 60-66.

6 Шеин Е.В., Гончаров В.М. Агрофизика. Изд-во: Феникс. Ростов-на-Дону. 2006. 400 с.

7 Ерёмин Д.И., Абрамова С.В. Биологическая активность и нитратный режим выщелоченных чернозёмов и луговых почв Тобол-Ишимского междуречья. Вестник. КрасГАУ. 2008. № 2. С. 67-71.

8 Ерёмин Д.И., Притчина Г.Т. Оптимизация азотного питания яровой пшеницы для получения продовольственного зерна. Зерновое хозяйство. 2005. № 7. С. 11.

9 Абрамов Н.В., Ерёмин Д.И. Азот текущей нитрификации и хозяйственный вынос как фактор программирования урожайности яровой пшеницы в условиях Северного Зауралья. Сибирский Вестник сельскохозяйственной науки. 2009. № 2. С. 25-29.

10 Шахова О.А., Ерёмин Д.И. Особенности минерального питания яровой пшеницы в условиях внедрения ресурсосберегающих технологий в лесостепной зоне Северного Зауралья. Вестник КрасГАУ, 2007, № 1. С. 149-152.

11 Груздева Н.А., Ерёмин Д.И. Фосфорный режим пахотных серых лесных почв Северного Зауралья. Агрохимический Вестник. 2017. Т.5. №5. С. 12-15.

12 Ерёмин Д.И., Кибук Ю.П., Ахметова А.С. К вопросу о тканевой диагностике питания зерновых культур в системе точного земледелия. Вестник КрасГАУ. 2017 №9 (131). С. 14-22.

13 Ерёмина Д.В., Фисунов Н.В., Ахтямова А.А. Оптимизационная модель гумусообразования пахотных чернозёмов за счет использования соломы зерновых культур. Агропродовольственная политика России. 2017. №6 (66). С. 15-19.

14 Ерёмин Д.И. Изменение качественного состава гумуса чернозёма выщелоченного под действием возрастающих доз минеральных удобрений. Сибирский Вестник сельскохозяйственной науки. 2012. № 6. С. 20-26.

15 Абрамов Н.В., Ерёмин Д.И. Агрофизические свойства старопахотных выщелоченных чернозёмов Тобол-Ишимского междуречья Зауральского Плато. Сибирский вестник сельскохозяйственной науки. 2007. № 2. С. 11-17.

References

1 Kazak A. A., Loginov YU.P. Sortovye resursy yarovoj myagkoj pshenitsy Zapadnoj Sibiri v reshenii prodovol'stvennoj bezopasnosti regiona. Zernovoe khozyajstvo (Grain farming). 2016. № 3. P. 44-47 (in Russ.).

2 Sabaganova K.S., KHaralgina O.S. Vliyanie osnovnykh obrabotok chernozema vyshhelochennogo na zasorennost' i urozhajnost' yarovoj pshenitsy v zernoparovom sevooborote. Аktual'nye voprosy nauki i khozyajstva: novye vyzovy i resheniya. Sbornik materialov L Mezhdunarodnoj studencheskoj nauchno-prakticheskojkonferentsii. 2016. P. 712-716 (in Russ.).

3 Ostapenko A.V., Tobolova G.V. Sozdanie bazy dannykh sortov roda Avena L. na osnove izmenchivosti komponentno-go sostava prolaminov. Аgroprodovol'stvennaya politika Rossii (Agri-food policy in Russia). 2015. № 4. P. 44-46 (in Russ.).

4 Evtushkova E.P. EHkologicheskoe sostoyanie zemel' sel'skokhozyajstvennogo naznacheniya na yuge Tyumenskoj oblasti. Аgroprodovol'stvennaya politika (Agri-food policy in Russia). 2016. №12 (60). P. 51-53 (in Russ.).

5 Rzaeva V.V., Eryomin D.I. Izmenenie agrofizicheskikh svojstv chernozyoma vyshhelochennogo pri dlitel'nom ispol'zo-vanii razlichnykh sistem osnovnoj obrabotki i mineral'nykh udo-brenij v Severnom Zaural'e. Vestnik KrasGАU (Vestnik Krasnoyarsk State agrarian University). 2010. № 3. S. 60-66.

6 Shein E.V., Goncharov V.M. Аgrofizika. Izd-vo: Feniks. Rostov-na-Donu. 2006. 400 s. (in Russ.).

7 Eryomin D.I., Abramova S.V. Biologicheskaya aktivnost i nitratnyj rezhim vyshhelochennykh chernozemov i lugovykh pochv Tobol-Ishimskogo mezhdurech'ya. Vestnik. KrasGАU (Vestnik Krasnoyarsk State agrarian University). 2008. № 2. S. 67-71 (in Russ.).

8 Eryomin D.I., Pritchina G.T. Optimizatsiya azotnogo pitani-ya yarovoj pshenitsy dlya polucheniya prodovol'stvennogo zerna. Zernovoe khozyajstvo (Grain farming). 2005. № 7. P. 11 (in Russ.).

9 Abramov N.V., Eryomin D.I. Azot tekushhej nitrifikatsii i khozyajstvennyj vynos kak faktor programmirovaniya urozha-jnosti yarovoj pshenitsy v usloviyakh Severnogo Zaural'ya. Si-birskij Vestnik sel'skokhozyajstvennoj nauki (Siberian Bulletin of agricultural science). 2009. № 2. P. 25-29 (in Russ.).

10 Shakhova O.A., Eryomin D.I. Osobennosti mineral'no-go pitaniya yarovoj pshenitsy v usloviyakh vnedreniya resur-sosberegayushhikh tekhnologij v lesostepnoj zone Severnogo Zaural'ya. Vestnik KrasGАU (Vestnik Krasnoyarsk State agrarian University). 2007. № 1. P. 149-152 (in Russ.).

11 Gruzdeva N.A., Eryomin D.I. Fosfornyj rezhim pa-khotnykh serykh lesnykh pochv Severnogo Zaural'ya. Аgrokhimicheskij Vestnik (Agrochemical Bulletin). 2017. V.5. №5. P. 12-15 (in Russ.).

12 Eryomin D.I., Kibuk Yu.P., Akhmetova A.S. K vopro-su o tkanevoj diagnostike pitaniya zernovykh kul'tur v sisteme tochnogo zemledeliya. Vestnik KrasGАU (Vestnik Krasnoyarsk State agrarian University). 2017 №9 (131). P. 14-22 (in Russ.).

13 Eryomina D.V., Fisunov N.V., Akhtyamova A.A. Opti-mizatsionnaya model' gumusoobrazovaniya pakhotnykh cher-nozemov za schet ispol'zovaniya solomy zernovykh kul'tur. Аgroprodovol'stvennaya politika Rossii (Agri-food policy in Russia). 2017. №6(66). P. 15-19 (in Russ.).

14 Eryomin D.I. Izmenenie kachestvennogo sostava gumusa chernozema vyshhelochennogo pod dejstviem vozrastayushhikh doz mineral'nykh udobrenij. Sibirskij Vestnik sel'skokhozyajstvennoj nauki ((Siberian Bulletin of agricultural science). 2012. № 6. P. 20-26 (in Russ.).

15 Abramov N.V., Eryomin D.I. Agrofizicheskie svojst-va staropakhotnykh vyshhelochennykh chernozemov To-bol-Ishimskogo mezhdurech'ya Zaural'skogo Plato. Sibirskij vestnik sel'skokhozyajstvennoj nauki (Siberian Bulletin of agricultural science). 2007. №2. P. 11-17. (in Russ.).

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.