CC BY
10Литература
1. Ненайденко Г.Н., Гусев В.В. Удобрения и другие факторы развития АПК Владимирской области. - Иваново, 2012. - 392 с.
2. Окорков В.В. Удобрения и плодородие серых лесных почв Владимирского ополья. - Владимир ВООО ВОИ, 2006. - 356 с.
3. Лукин С.М. Агроэкологическое обоснование систем применения удобрений в севообороте на дерновоподзолистых супесчаных и песчаных
почвах. Автореф. дисс....доктора биологических наук. - М., 2009. - 49 с.
4. Окорков В.В., Ненайденко Г.Н. Научно-техническое обоснование технологий экологически безопасного использования местных органических удобрений на серых лесных почвах
Владимирского ополья. Владимир,
2010. - 92 с.
5. Окорков В.В. Удобрения, плодородие и урожай на серых лесных почвах Владимирского ополья - Суздаль: Владимирский НИИСХ, 2001. - 337 с.
V. V. Okorkov, O.A.Fenova, L.A.Okorkova. COMPARATIVE EFFICIENCY OF SYSTEMS OF FERTILIZER ON GRAY FOREST SOILS OF OPOLYA
Are submitted data on comparative payback of various systems of fertilizers on gray forest soils. At organomineralny with full mineral fertilizer and corresponding mineral systems of fertilizers their payback is close. Payback of active ingredient of one organic and phosphorus-potassium fertilizers, their combination are significantly lower.
Keywords: soil, organic and organomineralny systems of fertilizer, payback of fertilizers, link and crop rotation.
УДК 631.415
w _
МОДЕЛИ ИЗМЕНЕНИЯ ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИХ СВОЙСТВ СЕРЫХ
лесных почв при длительном применении удобрений
В.В. Окорков, д. с.-х. н., О.А. Фенова, к. с.-х. н., Л.А. Окоркова
— Владимирский НИИСХ Россельхозакадемии E-mail: adm@vnish.elcom.ru
Разработаны модели изменения кислотных свойств серых лесных почв Ополья. Показано, что их кислотность увеличивается от фосфорно-калийных удобрений с ростом доз применения полного минерального удобрения. Органические удобрения сдерживают размеры повышения кислотности этих почв. В изменении кислотных свойств серых лесных почв значительная роль отводится взаимодействию органических удобрений с азотными и уровнем гумусиро-ванности, уровнем последней с применением фосфорно-калийных удобрений.
Ключевые слова: серые лесные почвы кислотность.
Вопросы влияния удобрений на изменение кислотных свойств почв актуальны и остаются еще дискуссионными. Так, на дерново-подзолистых почвах Нечерноземья главенствующая роль в их подкислении отводится применению физиологически кислых удобрений [1], в т.ч. аммиачной селитры. Но на почвах Приангарья [2] не выявлено самостоятельной роли азотных минеральных удобрений на повышение кислотности. Е.П. Проценко [3] повышение рНКС1 и усиление нитрифика-ционных процессов на склонах южных экспозиций связывает с более благоприятным тепловым режимом. Особое внимание в увеличении кислотности серых лесных почв отводится применению водорастворимых фосфорных удобрений: простому и двойному суперфосфату [4, 5]. В последнем случае это объясняется физико-химической адсорбцией поглощающим комплексом анионов НРО42- в качестве потенциа-лопределя-ющих с ориентацией ионов Н+ второй кислотной группы аниона Н2РО4- в качестве противоионов.
Более корректное решение этого
минеральные удобрения, органические
вопроса может быть выполнено на основе результатов исследований в длительных полевых опытах. В этом случае ежегодные небольшие изменения в свойствах почвенного поглощающего комплекса накапливаются. И роль факторов и их взаимодействия на свойства поглощающего комплекса выявляется более четко.
Исследования по изменению кислотных свойств почвы вели в многолетнем стационарном опыте, заложенном на серых лесных почвах в 1991-1993 гг. В опыте на фоне извести изучали эффективность как видов и доз минеральных удобрений, так и доз подстилочного навоза и их взаимодействие. В первой ротации наблюдения вели в 8-польном севообороте со следующим чередованием культур: занятой пар (викоовсяная смесь) - озимая рожь
- картофель - овес с подсевом трав -травы 1-го года пользования - травы
2-го года пользования - озимая рожь
- ячмень.
Почва опытных полей - серая лесная среднесуглинистая с содержанием гумуса 2,9-4,0 %, подвижного фосфора
добрения, рНКС1, гидролитическая
(по Кирсанову) 130-200, обменного калия (по Масловой) 150-180 мг/кг почвы, рНКС1 5,1-5,5; НГ 3,2-3,5, сумма поглощенных оснований 19,4-22,3 мг-экв/100 г почвы. В начале первой ротации провели известкование по полной гидролитической кислотности. На его фоне изучали влияние различных доз подстилочного навоза (0, 40, 60 и 80 т/га), внесенного после уборки однолетних трав, а также минеральных удобрений (фосфорно-калийные, одинарная и двойная доза NPK) и их сочетания на изменение агрохимических и физико-химических свойств в слое почвы 040 см [4].
Одинарная доза NPK под зерновые культуры, однолетние и многолетние травы была равна 40 кг/га каждого элемента питания, под картофель - 60, 60 и 80 кг/га; под травы 1-го года пользования азот вносили в дозе 40 кг/га. Применяли аммиачную селитру, двойной суперфосфат и хлористый калий или калийную соль. Фосфорно-калийные удобрения вносили осенью под основную обработку почвы, азотные - весной под предпосевную культива-
1. Динамика НГ по ротациям севооборота в зависимости от систем удобрения (поле № 1) под ячменем, мг-экв/100 г почвы
Вариант Ротация севооборота, год Изменение рНКС1 за
1-я, 1998 2-я, 2006 3-я, 2013 2-ю ротацию 3-ю ротацию 2-ю и 3-ю ротации год
1.Контроль 2,80 3,32 3,67 0,52 0,35 0,87 0,058
2.Известь (фон - Ф) 2,42 3,30 3,67 0,88 0,37 1,25 0,083
3.Ф + Р40К40 2,69 3,50 3,85 0,81 0,36 1,27 0,085
4.Ф + N40P40K40 2,18 3,35 3,85 1,17 0,50 1,67 0,111
5.Ф + N80P80K80 2,45 3,52 4,20 1,07 0,68 1,75 0,117
6.Ф + навоз 40 т (Н40) 1,92 2,27 2,45 0,35 0,18 0,53 0,035
7. Ф + Н60 2,45 3,15 3,32 0,70 0,17 0,87 0,058
8.Ф + Н80 1,99 2,27 2,27 0,28 0,00 0,28 0,019
9. Ф + Н40 + Р40К40 1,84 2,45 2,80 0,61 0,35 0,96 0,064
10.Ф + Н40 + N40P40K40 2,54 3,15 3,50 0,61 0,35 0,96 0,064
11. Ф + Н40 + N80P80K80 2,54 3,75 3,85 1,21 0,10 1,31 0,087
12.Ф + Н60 + Р40К40 2,27 3,32 3,50 1,05 0,18 1,23 0,082
13.Ф + Н60 + N40P40K40 2,27 3,32 3,67 1,03 0,35 1,38 0,092
14.Ф + Н60 + N80P80K80 1,92 3,32 3,50 1,40 0,18 1,58 0,105
15.Ф + Н80 + Р40К40 2,19 2,45 2,88 0,26 0,43 0,69 0,046
16. Ф + Н80 + N40P40K40 2,27 3,15 3,50 0,88 0,35 1,23 0,082
17. Ф + Н80 + N80P80K80 2,10 3,32 3,67 1,22 0,35 1,57 0,105
Среднее 2,28 3,11 3,42 0,83 0,31 1,14 0,076
2. Влияние удобрений на среднее годовое повышение нГ на поле № 1, мг-экв/100 г почвы
Дозы навоза, т Минеральные удобрения Среднее по дозам навоза
- РК NPK 2NPK
- 0,083 0,085 0,111 0,117 0,099
40 0,035 0,064 0,064 0,087 0,062
60 0,058 0,082 0,092 0,105 0,084
80 0,019 0,046 0,082 0,105 0,063
Среднее по минеральным удобрениям 0,049 0,069 0,087 0,104
3. Влияние удобрений на среднее годовое теоретическое повышение нГ на поле № 1, мг-экв/100 г почвы
Дозы навоза, т Минеральные удобрения Среднее по дозам навоза
- РК NPK 2NPK
- 0,086 0,082 0,101 0,124 0,098
40 0,041 0,058 0,079 0,087 0,066
60 0,051 0,082 0,089 0,096 0,080
80 0,022 0,049 0,078 0,111 0,065
Среднее по минеральным удобрениям 0,050 0,068 0,087 0,104
цию под однолетние травы и яровые зерновые, в подкормку озимых и многолетних трав, под картофель - весной под вспашку.
Во второй ротации севооборота
(2000-2008 гг.) под однолетние травы весной вносили только аммиачную селитру в дозах 60 и 75 кг/га азота, а после распашки трав 2-го года пользования (2004-2006 гг.) высевали яровую
пшеницу. Доза фосфорно-калийных удобрений под нее составила Р60К60, одинарная доза полного минерального - N60P60K60, двойная доза -
N120P120K120.
4. Динамика рНКС1 в слое почвы 0-20 см на поле № 1 (под ячменем)
Вариант 1998 г. 2006 г. 2013 г. -Д (20131998 гг.) Среднее годовое
1.Контроль 5,60 5,42 5,25 0,35 0,023
2. Известь (фон - Ф) 5,90 5,60 5,37 0,53 0,035
3. Ф + РК 5,85 5,57 5,42 0,43 0,029
4. Ф + NPK 5,65 5,55 5,20 0,45 0,030
5. Ф + 2 NPK 5,90 5,45 5,10 0,80 0,053
6.Ф + Н40 6,07 5,75 5,67 0,40 0,027
7.Ф + Н60 5,85 5,80 5,56 0,29 0,019
8.Ф + Н80 6,05 6,00 5,82 0,23 0,015
9.Ф + Н40 + РК 6,00 5,95 5,56 0,44 0,029
10.Ф + Н40 + NPK 6,05 5,76 5,43 0,62 0,041
11. Ф + Н40 + 2 NPK 5,95 5,55 5,27 0,68 0,045
12. Ф + Н60 + РК 5,76 5,75 5,35 0,41 0,027
13. Ф + Н60 + NPK 5,85 5,85 5,42 0,43 0,029
14. Ф + Н60 + 2 NPK 6,25 5,67 5,40 0,85 0,057
15. Ф + Н 80 + РК 6,15 5,95 5,75 0,40 0,027
16. Ф + Н80 + NPK 6,10 5,92 5,53 0,57 0,038
17. Ф + Н80 + 2 NPK 6,02 5,55 5,23 0,79 0,053
Среднее 5,94 5,71 5,43 0,51 0,034
В третьей ротации после занятого пара высевали озимую (яровую) пшеницу, исключили пропашную культуру, под яровую пшеницу после трав 2-го года пользования дозы удобрений уменьшили в 1,5 раза (соответственно
Р40К40, N40P40K40, N80P80K80).
Считается, что максимальный эффект известкования наблюдается на 2-
3-й годы. Наши данные [5] показывают, что в 1-й ротации 8-польного севооборота изменения гидролитической кис-
лотности в конце ротации (ячмень) по сравнению с серединой (овес) наблюдаются в сторону как увеличения, так и уменьшения. В среднем за год уменьшение рНКС1 по вариантам варьировало от 0,01 до 0,06. В контрольном и известкованном вариантах оно составило соответственно 0,012 и 0,025 единицы рН. Следовательно, скорость установления в почве равновесного значения НГ более низкая, чем равновесной величины рНКС1. Поэтому влияние удобрений на изменение кислотных свойств серых лесных почв изучали по изменению гидролитической кислотности и рНКС1 в конце 2-й и 3-й ротаций по сравнению с окончанием 1-й ротации. Длительность изменения этих показателей в 3-й ротации по сравнению с 1-й составила 15 лет.
В таблице 1 представлены данные по динамике гидролитической кислотности (НГ) на серых лесных почвах за
2- и 3-ю ротации соответственно 8- и
7-польного севооборотов. Они показали, что в среднем по опыту от применения удобрений за 2-ю ротацию размеры возрастания гидролитической кислотности составили 72,8 %, за 3-ю -
27,2 %. Очевидно, частично это может быть связано с погодными условиями в период отбора образцов на аналитические цели. Температура в июне в 2006 г. была более высокой, чем по среднемноголетним данным, а выпадение осадков за июнь - почти в 3 раза более низким. Это благоприятствовало про-
5. Влияние удобрений на среднее годовое снижение рнКС1 на фоне известкования на поле № 1
Дозы навоза, т Минеральные удобрения Среднее по дозам навоза
- РК NPK 2NPK
- 0,035 0,029 0,030 0,053 0,037
40 0,027 0,029 0,041 0,045 0,036
60 0,019 0,027 0,029 0,057 0,033
80 0,015 0,027 0,038 0,053 0,033
Среднее по минеральным удобрениям 0,024 0,028 0,034 0,052
Примечание. На контроле среднегодовое снижение рНКС1 составило 0,023.
6. Влияние удобрений на теоретическое среднегодовое снижение рнКС1 на поле № 1
Дозы навоза, т Минеральные удобрения Среднее по дозам навоза
- РК NPK 2NPK
- 0,028 0,028 0,039 0,051 0,036
40 0,025 0,032 0,036 0,046 0,035
60 0,020 0,030 0,034 0,053 0,034
80 0,014 0,027 0,036 0,053 0,032
Среднее по минеральным удобрениям 0,022 0,029 0,036 0,051
цессам физико-химической адсорбции фосфатов поглощающим комплексом с ростом гидролитической кислотности. Другая причина более высокого роста НГ во 2-й ротации - наличие в севообороте пропашной культуры (картофель). Очевидно, более интенсивное сельскохозяйственное использование пашни способствует более высокому подкислению почвы.
В таблице 2 на фоне известкования дан анализ влияния удобрений на среднегодовое повышение НГ в сумме за 2- и 3-ю ротации. Выявлено повышение НГ с 0,049 до 0,069 мг-экв/100 г почвы в год при систематическом применении РК удобрений, до 0,087 и 0,104 мг-экв/100 г почвы в год при использовании соответственно одинарной и двойной доз NPK. Применение органических удобрений заметно снижает ежегодные размеры повышения НГ. Повышение гидролитической кислотности от полного минерального удобрения по сравнению с фосфорнокалийными связано с резко повышающимися урожаями возделываемых культур и выносом ими калия, поглощение которого корнями растений происходит преимущественно с выделением в почву ионов водорода. Увеличение НГ от фосфорно-калийных удобрений обусловлено адсорбцией ионов Н2РО4- поглощающим комплексом в качестве потенциалопределяющих с ориентацией ионов Н+ второй кислотной группы в качестве противоионов.
Более высокие размеры повышения НГ на фоне внесения 60 т навоза предположительно связаны с более высоким содержанием гумуса в почве указанных вариантов.
Размеры среднегодового повышения гидролитической кислотности были обработаны корреляционно-регрессионным методом. Увеличенные в 100 раз средние годовые размеры повышения гидролитической кислотности (у) в зависимости от систем удобрения на фоне известкования представлены следующим регрессионным уравнением:
у = 8,65 - 4,48х1 + 0,360х3 + 0,050х12 + 0,0042х1-х2 + 1,083 х^х4 - 0,100 хз-х4, (1)
n = 16, R = 0,971, R2 = 0,94-3, доверительный интервал 1,71 (реальный
0,°171); ^кт = 24,9, F™, = 3,37 где Xi -ежегодная доза внесения навоза, т/га;
х2 - средняя ежегодная доза внесения азота минеральных удобрений, кг/га;
х3 - средняя ежегодная доза применения фосфорно-калийных удобрений в расчете на Р2О5, кг/га; х4 - содержание гумуса в вариантах опыта, %.
Расчеты, выполненные по уравнению 1, показывают, что все дозы органических удобрений обеспечивают снижение значений НГ. Взаи-
модействие органических удобрений с содержанием гумуса способствует повышению гидролитической кислотности, а с фосфорно-калийными удобрениями - ее снижению. Главенствующая роль фосфорно-калийных удобрений заключается в повышении НГ. Сочетание органических удобрений с минеральными азотными удобрениями способствует росту продуктивности культур севооборота и за счет этого -увеличению гидролитической кислотности.
В таблице 3 дано теоретическое среднегодовое повышение гидролитической кислотности, рассчитанное по уравнению 1. Данные ее подтверждают правильность выбранных факторов и их роль в повышении гидролитической кислотности серой лесной почвы.
Было изучено и влияние длительного применения удобрений на изменение рНКС1 за 2- и 3-ю ротации севооборотов (табл. 4). Видно, что наблюдается тенденция роста средних размеров снижения рНКС1 за 3-ю ротацию севооборота по сравнению со 2-й.
Анализ влияния систем удобрения на среднее годовое снижение рНКС1 (табл. 5) показал, что оно возрастало с увеличением доз минеральных удобрений, особенно заметно при внесении двойной дозы NPK. Органические удобрения повышали буферную емкость серых лесных почв и несколько замедляли ежегодное снижение рНКС1.
Увеличенные в 100 раз годовые значения снижения рНКС1 (у) в зависимости от систем удобрения по фону известкования изменялись по следующему регрессионному уравнению:
у = 2,84 + 0,135 х2 - 0,013 х12 + 0,0035 х1-хз - 0,035 х2-х4, (2)
n = 16, R = 0,948, R2 = 0,899, доверительный интервал 0,910 (реальный 0,0091), F = 24,5, F = 3,36. Условные обозначения переменных те же, что и в уравнении 1.
Повышающая снижение рНКС1 роль азотных удобрений связана с ростом урожайности возделываемых культур и с более высоким продуцированием протонов в обмен на поглощаемые ионы калия и двухвалентные катионы. Взаимодействие органических удобрений с фосфорно-калийными повышает урожай возделываемых культур и раз-
меры снижения рНКС1.
Рассчитанные по уравнению 2 теоретические значения средних годовых изменений рНКС1 (снижение рНКС1) представлены в таблице 6. Получено хорошее совпадение экспериментальных и теоретических значений ежегодного снижения рНКС1
Разработаны модели изменения кислотных свойств серых лесных почв Ополья. Их кислотность увеличивается от фосфорно-калийных удобрений, с ростом доз применения полного минерального удобрения. Органические удобрения противодействуют повышению кислотности этих почв. Однако сочетания органических удобрений с азотными (аммиачной селитрой) повышают урожаи возделываемых культур, увеличивают поглощение калия в обмен на протоны, что сказывается на росте Н При более высокой гумусированности органические удобрения также ведут к росту гидролитической кислотности. Однако высокое содержание гумуса при применении фосфорно-калийных удобрений снижает вклад последних в повышение НГ
Литература
1. Шильников И.А., Лебедева Л.А. Известкование почв. ВАСХНИЛ, М.: ВО «Агропромиздат», 1987. - 184 с.
2. Мальцев В.Т. Условия азотного питания полевых культур и применение азотных удобрений на почвах При-ангарья. Автореф. дис... доктора с.-х. наук - Омск, 2000. - 33 с.
3. Проценко Е.П. Базовые
свойства и режимы почв полярно ориентирован-ных склонов. Автореф. ... доктора с.-х. наук. - Курск, 2004. - 46 с.
4. Окорков В.В. Удобрения и плодородие серых лесных почв Владимирского ополья. - Владимир: ВООО ВОИ, 2006. - 356 с.
5. Окорков В.В. Антропогенная трансформация серых лесных почв Влади-мирского ополья при длительном применении удобрений, Владимир: ВООО ВОИ, 2012. - 104 с.
V. V. Okorkov, L.A.Okorkova, O.A.Fenova. MODELS OF CHANGE OF PHYSICAL AND CHEMICAL PROPERTIES OF GREY FOREST SOILS AT LONG APPLICATION OF FERTILIZERS
Models of change of acid properties of gray forest soils Opolya are developed.
It is shown that their acidity increases from phosphorus-potassium fertilizers with growth of doses of application of full mineral fertilizer. Organic fertilizers constrain the amount of increase of acidity of these soils. In change of acid properties of gray forest soils the significant part is assigned to interaction of organic fertilizers with nitric and gumusirovannost level, level of the last with application of phosphorus-potassium fertilizers.
Keywords: gray forest soils, mineral fertilizers, organic fertilizers, рНКС1, hydrolytic acidity.
