CC BY
13
УДК 631.82
МОНИТОРИНГ ПОКАЗАТЕЛЕЙ КИСЛОТНОСТИ ДЕРНОВО-ПОДЗОЛИСТОЙ ЛЕГКОСУГЛИНИСТОЙ ПОЧВЫ И СОДЕРЖАНИЯ МИКРОЭЛЕМЕНТОВ НА БАЗЕ СТАЦИОНАРНОГО ОПЫТА В СЕВООБОРОТЕ СО ЛЬНОМ-ДОЛГУНЦОМ
О. Ю. Сорокина, доктор с.-х. наук
ВНИИ льна, г. Торжок, E-mail: 3Hvniil@torzhok.tver.ru
Представлены результаты стационарных опытов по исследованию эффективности известкования в формировании продуктивности сельскохозяйственных культур и качества их продукции в льняном севообороте. Выявлено действие извести и минеральных удобрений на подвижность микроэлементов в дерново-подзолистой почве.
Ключевые слова: микроэлементы, плодородие почв, урожайность, лён.
На территории Тверской области и непосредственно на опытном поле, где заложены стационарные опыты ВНИИЛ, Почвенным институтом им. Докучаева в 19841987 гг. проведены почвенные обследования, показавшие, что данная территория в подстилающей толще сложена бескарбонатными и карбонатными каменисто-валу-нистыми моренными суглинками. Тип морены может меняться на небольших расстояниях, нередки песчаные линзы, а мелкозем карбонатной морены имеет разную степень выщелоченности даже при наличии обломков карбонатных пород. Установлено, что кислотность нижних горизонтов в невыщелоченной карбонатной морене достигает 6,9...7,1. Нередко верхняя часть профиля обеднена кальцием и особенно магнием, даже при обогащении ими подстилающей толщи [4].
На базе стационарного опыта «Выработать нормативы расхода известковых материалов для сдвига реакции до заданного оптимального уровня рН в зависимости от доз удобрений и извести» (первый исполнитель - канд. с.-х. наук Петрова Л. И.) провели наблюдения за изменением кислотности дерново-подзолистой легкосуглинистой почвы, содержанием подвижного алюминия. Севооборот: ячмень с подсевом многолетних трав, травы 1-го г. п., травы 2-го г. п., озимая рожь, лён, яровая пшеница, овёс, лён. Площадь опытной делянки 90, учетной - 50 м2, повторность
3-кратная. Известь (молотый известняк в дозах от 4,3 до 10,7 т/га в зависимости от варианта) и навоз (кр. рогатого скота на соломенной подстилке 30 т/га) вносили осенью перед закладкой опыта под вспашку в 1977 году.
Минеральные удобрения (в форме аммиачной селитры, суперфосфата и хлористого калия) в течение 16 лет при среднегодовой дозе И68Р114К158 кг/га д. в. (3ЫРК), в последующие 6 лет И18Р48К66 кг/га д. в. и далее 5 лет без удобрения сыграли небольшую роль в подкислениЬ почвы.
Последовательно открывавшиеся две закладки отличались исходным уровнем кислотности: I закладка (1976 г.) - рНка 4,8.5,0; А1 0,39.0,68 мг/100 г, гумус 2,44 %; II закладка (1977 г.) - рНка 4,3.4,6; А1 1,06.1,45 мг/100 г, гумус 1,69 %. Проведение известкования как в дозе по 1 Нг (3,95.4,57 т/га СаСО3 - 1 закладка; 4,28.5,1 т/га СаСО3 - 2 закладка), так и в дозе по 2 Нг на 2 год действия извести снизило содержание алюминия до 0,19.0,25 и 0,35.0,46 мг/100 г, обменную кислотность до 0,05 и 0,05.0,06 мг-экв./100 г, актуальную кислотность - до 5,9.6,5 и 5,6.6,4 соответственно по закладкам. Подстилающая карбонатная морена подходит на территории стационара к поверхности на 30.50 см.
На 26 год последействия извести на 1-й закладке констатировали возвращение актуальной кислотности к исходной. На бо-
лее кислой почве (2-я закладка) последействие известкования более длительное: актуальная кислотность осталась на уровне рНка 5,6...5,8 и содержание подвижного алюминия и обменной кислотности было невысоким - 0,26.0,32 мг/100 г и 0,04.0,07 мг-экв./ 100 г (табл. 1).
Доля алюминия в обменной кислотности перед закладкой опыта составляла 76 и 85 %. На 26 год после известкования на фоне без минеральных удобрений эта доля составила 68.74 %, при применении минеральных удобрений - 81.93 °%. Увеличение содержания подвижного алюминия при подкислении почвы в большой степени зависит от характера залегания и свойств генетических горизонтов. Так, ещё в 1957 году А. Д. Костюченко и Л. И. Петрова показали, что эффективность известкования зависит от характера залегания и свойств иллювиального горизонта. В Калининской и Смоленской областях граница залегания иллювиального горизонта (В1) колеблется от 22,5 до 34,0 см, а переход В1 в В2 отмечен на глубине 39,8.56,5 см. Повышенное содержание поглощенных
оснований и подвижного фосфора в иллювиальном горизонте, а также близость его залегания к дневной поверхности позволяют корням трав ко второму году пользования поглощать из этого горизонта кальций, магний и другие элементы, что снижает эффект известкования в сравнении с травами первого года пользования и в последующие годы в пахотном горизонте поддерживать уровень катионов и кислотность на прежнем уровне за счёт пожнивных остатков.
На фоне без известкования (в более кислой 2 закладке рН 4,5) содержание А1 при внесении 3 ЫРК на 26 год было 0,95 против 1,21 мг/100 г без удобрений, Но -0,14 против 0,18, Нг - 2,4 против 1,9 мг-экв./ 100 г, рН Кс1 4,8 и 4,8. Следовательно, из показателей кислотности почвы обменная кислотность и содержание алюминия незначительно возросли, актуальная кислотность осталась без изменения, и только гидролитическая кислотность при применении минеральных удобрений уменьшилась. В первой закладке опыта, которая характеризовалась среднекислой реакцией
Таблица 1
Влияние известкования и минеральных удобрений на изменение кислотности дерново-подзолистой легкосуглинистой почвы на моренном карбонатном суглинке
Доза СаСО3 в долях Нг ЫРК Показатель* 1 закладка 2 закладка
1976 1978 2002/ 2009 1977 1980 2003/ 2008
0 0 А1 0,46 0,46 0,54 1,12 1,51 1,21
Но 0,06 0,08 0,09 0,16 0,19 0,18
Нг 3,2 3,0 2,3 3,2 2,6 1,9
рН 5,0 5,0 4,8/4,9 4,5 4,8 4,8/4,6
3 ЫРК А1 0,49 0,71 0,65 1,12 1,11 0,95
Но 0,09 0,11 0,11 0,25 0,14 0,14
Нг 3,4 3,2 2,5 2,7 3,0 2,4
рН 5,0 4,9 4,6/4,9 4,6 4,7 4,8/4,8
1 Нг 0 А1 0,39 0,23 0,36 1,11 0,46 0,18
Но 0,08 0,05 0,05 0,13 0,05 0,04
Нг 3,3 2,8 1,6 2,9 2,5 1,9
рН 5,2 6,2 5,5/5,3 4,5 5,8 5,6/5,4
3 ЫРК А1 0,59 0,25 0,50 1,45 0,40 0,31
Но 0,06 0,05 0,06 0,14 0,05 0,05
Нг 3,4 3,1 2,0 3,1 2,5 1,1
рН 4,8 5,9 5,1/5,1 4,5 6,0 5,7/5,7
2Нг 0 А1 0,68 0,19 0,45 1,62 0,44 0,28
Но 0,06 0,05 0,07 0,15 0,06 0,05
Нг 3,1 2,7 1,7 3,0 2,3 1,3
рН 5,0 6,7 5,2/5,0 4,3 6,0 6,2/5,2
3 ЫРК А1 0,54 0,21 0,55 1,06 0,35 0,32
Но 0,07 0,05 0,07 0,15 0,05 0,06
Нг 3,3 2,9 1,8 2,8 1,8 1,6
рН 5,0 6,5 5,1/5,0 4,6 6,4 5,8/5,2
*А1 - мг/100 г; Нг и Но - мг-экв. / 100 г; рН КС,
(рН 5,0), при применении минеральных удобрений все показатели сдвинулись в сторону подкисления, но после 26 лет почва так и осталась в классе среднекислых почв, но с краевым значением рН 4,6. На фоне дозы извести по 1 Нг содержание А1 составило 0,31 против 0,18, Нг - 1,1 против 1,9, рН - 5,7 и 5,6; на фоне дозы извести по 2 Нг показатели также мало различались: А1 - 0,32 и 0,28, Нг - 1,6 и 1,3, рН - 5,8 и 6,2; это говорит о том, что подкисление почвы было незначительным.
Содержание гумуса за 26 лет снизилось в два раза. Одних корневых и пожнивных остатков недостаточно для поддержания исходного содержания гумуса.
Исходное содержание фосфора было высокое и очень высокое (250.280 мг/кг по Кирсанову). На фоне 3 ЫРК после двух ротаций оно увеличилось до 360.415 мг/кг. К 26 году наблюдений на этом фоне, где последние 5 лет удобрения не вносили, содержание фосфора вернулось к исходному 250.280 мг/кг. В данном эксперименте травы возделывали 8 лет из 26. Урожайность сена трав в благоприятные для их развития годы составляла 76.92 ц/га, что позволяло оставить в почве большую массу корневых и пожнивных остатков. Корневая система трав второго года пользования, как было показано в исследованиях Костюченко и Петровой (1957), проникает в почву до карбонатной морены, расположенной довольно близко к поверхности. На наш взгляд, оставшийся в пожнивных остатках кальций позволяет сохранять в почвах невысокий уровень обменной кислотности и содержания подвижного алюминия. Высокое содержание фосфора закрепляет алюминий в малоподвижном состоянии.
В стационарном опыте ВНИИЛ закладки 1948 г. (первый исполнитель канд. с.-х. наук Костюченко А. Д.) на дерново-средне-подзолистой легкосуглинистой почве, расположенном через полевую дорогу от предыдущего стационара, подстилающая морена лежит на глубине 80.90 см. При длительном применении минеральных удобрений в льняном севообороте (в течение шести ротаций восьмипольного севооборота) значительно повысилась по сравнению с эквивалентной дозой навоза актуальная, гидролитическая и обменная кислотность почвы, увеличилось количество обменного алюминия, а сумма поглощенных оснований снизилась (табл. 1).
В этих вариантах не предусматривалось применение извести, что и привело к резкому сдвигу всех показателей в сторону подкисления, особенно в варианте с дли-
тельным применением одних минеральных удобрений.
Следовательно, характер залегания и свойства иллювиального горизонта в значительной мере определяют эффективность известкования и имеют большое значение в плодородии дерново-подзолистых почв. Поэтому установление связи между развитием растений и кислотностью почвы только пахотного слоя, без учета глубины залегания и свойств других генетических горизонтов, является мало обоснованным.
На дерново-подзолистых почвах, имеющих слабокислую и нейтральную реакцию, для льна-долгунца большое значение имеют микроэлементы - бор, цинк и медь [2, 3, 6]. Первоочередная потребность в этих микроэлементах при известковании дерново-подзолистых почв лёгкого механического состава отмечается и для других культур [5].
Известь обладает длительным последействием. Исследований по динамике микроэлементов на известкованной почве очень мало. Все исследователи отмечают большую зависимость от сопутствующих условий. Изучение влияния кислотности на доступность микроэлементов растениям льна в различных условиях актуально, так как оптимизация кислотности и доступность микроэлементов - одни из важнейших факторов, влияющих на качество льнопродукции.
Изменение подвижности микроэлементов в зависимости от реакции среды проводили на базе стационарного опыта «Выявить последействие нормативных доз извести в специализированном льняном севообороте» на дерново-подзолистой легко-и среднесуглинистой почве. Содержание микроэлементов в пахотном слое легкосуглинистой почвы определяли на 3-й (травы 2 г. п.), 5-й, 8-ой, 13-й и 15-й (лён-долгунец) годы после внесения извести в вариантах с дозами извести 0, 0,5, 1,0 и 2,0 Нг, внесённой на двух фонах удобренности почвы (без удобрений и ежегодное внесение минеральных удобрений в дозе 230 кг/га д. в.). Отбор образцов почвы проводили после уборки культур.
Метод определения микроэлементов -атомно-абсорбционный в вытяжке: буфер рН 4,5 + 1 % ЭДТА соотношение 1: 5. Этот экстрагент извлекает не только водорастворимые и растворимые в слабых кислотах формы, но и комплексносвязанные (в основном с органическим веществом) микроэлементы.
К пятому году последействия извести (доза по 0,5 Нг) на фоне без внесения минеральных удобрений при оптимальных
Агрохимические показатели дерново-подзолистой легкосуглинистой почвы при длительном (48 лет) применении удобрений
Вариант рН КС1 Мг-экв. / 100 г Мг/100 г
Нг Но Б А1
Навоз 20 т (в пару и под картофель) 4,2 2,9 0,32 2,9 2,43
ЫРК, эквивалентное навозу 20 т 3,6 3,4 0,79 1,7 6,03
+ / - 0,6 -0,5 -0,47 1,2 -3,6
показателях кислотности (рН КС| 5,5.5,6) содержание железа снизилось на 36 %, марганца - на 21, цинка - на 33, а меди увеличилось на 23 % в сравнении с вариантом, где почву не известковали. При применении минеральных удобрений и той же дозы извести снижение содержания железа составило только 13 %, марганца - 2, цинка - 12, а меди - 5 %.
Изменение кислотности (рН КС|) с 4,9 до 5,6 (доза извести по 0,5 Нг), далее до 6,0 (доза по 1,0 Нг) и до 6,5 (доза по 2,0 Нг) на фоне без минеральных удобрений снижало содержание цинка в почве на 3-й год последействия извести соответственно на 19, 20 и 31 %, на 5-й год - на 33, 42 и 56 %, на 8-ой год - на 28, 30 и 57 %. На фоне мине-
ральных удобрений снижение содержания доступного цинка при таком же изменении кислотности было гораздо меньше. На 3-й год оно составило 26, 20 и 20 %, на 5-й год -12, 1 и 16 % и на 8-ой год - 1, 9 и 24 % (табл. 2).
Следовательно, применение минеральных удобрений сдерживало снижение содержания доступного железа, марганца и цинка. На фоне минеральных удобрений при рНКС| 6,3.6,7 снижение содержания микроэлементов было такое же, как на фоне без удобрений при рНКС| 5,5.5,6.
На 13 и 15-й год последействия извести (при внесении её в дозе по 0,5 Нг) произошло подкисление почвы до рН КС| 4,8.5,0, что привело к увеличению содержания же-
Таблица 3
Влияние длительности взаимодействия извести с дерново-подзолистой почвой на содержание в ней доступных форм микроэлементов (вытяжка ААБ рН 4,5 ЭДТА соотношение 1:5), мг/кг
Показатель Год последействия Без удобрений 2 ЫРК
Са 0 Са 0,5 Нг Са 1,0 Нг Са 2,0 Нг Са 0 Са 0,5 Нг Са 1,0 Нг Са 2,0 Нг
рН 3 4,9 5,6 6,0 6,5 4,7 5,8 6,1 6,3
5 4,9 5,5 6,4 6,8 4,8 5,6 6,3 6,7
8 4,5 5,1 6,0 6,7 4,7 5,5 6,2 6,6
13 4,6 5,0 5,7 6,3 4,5 5,0 5,5 6,1
15 4,3 4,8 5,1 5,5 4,1 4,5 5,0 6,0
Ре 3 14 14 16 10 16 13 10 9
5 11 7 7 5 12 10 12 4
8 20 14 11 9 18 13 7 7
13 22 17 12 12 18 13 10 7
15 22 18 13 13 18 13 13 8
Мп 3 70 56 61 35 63 66 62 55
5 52 41 35 34 51 50 42 37
8 45 40 37 32 54 45 40 35
13 66 51 58 45 58 69 55 59
15 89 59 58 55 68 60 55 58
гп 3 1,7 1,4 1,3 1,1 1,8 1,3 1,4 1,4
5 1,7 1,1 1,0 0,8 1,4 1,2 1,4 1,1
8 1,7 1,2 1,1 1,0 1,6 1,6 1,4 1,2
13 1,9 1,4 1,2 1,1 1,6 1,6 1,5 1,3
15 1,7 1,4 1,4 1,1 1,6 1,6 1,6 1,4
Си 3 0,09 0,14 0,15 0,12 0,19 0,16 0,21 0,08
5 0,13 0,16 0,09 0,14 0,19 0,12 0,14 0,15
8 0,15 0,14 0,10 0,18 0,15 0,14 0,17 0,11
13 0,20 0,20 0,18 0,16 0,19 0,22 0,22 0,20
15 0,20 0,18 0,12 0,18 0,22 0,21 0,20 0,22
Содержание микроэлементов в растениях льна в фазу «ёлочка» на 5-й год последействия извести, мг/кг в. с. м.
Вариант рН кс1 Мп Си гп
Легкосуглинистая почва
ЫРК 5,3 90,2 1,3 32,8
ЫРК + СаСО3 0,5 Нг 6,0 81,2 3,2 28,3
ЫРК + СаСО3 1,0 Нг 7,2 76,7 4,7 28,3
ЫРК + СаСО3 2,0 Нг 7,4 55,5 3,8 27,4
Среднесуглинистая почва
ЫРК 5,1 90,3 1,5 45,9
ЫРК + СаСО3 0,5 Нг 5,6 84,8 1,7 36,2
ЫРК + СаСО3 1,0 Нг 6,3 32,2 1,7 32,4
ЫРК + СаСО3 2,0 Нг 6,5 39,0 1,9 30,9
леза до 17.18 мг/кг. В контроле без известкования (рН Кс1 4,3.4,6) содержание железа увеличилось до 22 мг/кг на фоне без удобрений и до 13 и 18 мг/кг на удобренном фоне соответственно. Содержание марганца вернулось к исходному состоянию. Содержание доступного цинка на 13-й и 15-й годы последействия извести было на уровне 3-го года последействия извести или несколько больше в соответствии с каждым вариантом, хотя уровень кислотности к этому сроку при применении высоких доз извести приблизился к оптимальным значениям (табл. 3).
Меньше всех из рассматриваемых микроэлементов под воздействием известкования изменялось содержание доступной меди. Оно колебалось по годам последействия извести и дозам её внесения в пределах 5.20 %, что входит в процент ошибки при определении этого элемента.
В опытах СЗНИИСХ установлено, что осаждение меди в малогумусных почвах (содержание гумуса менее 1 %) происходит на уровнях реакции рН КС| 4,6.4,8, со средним содержанием гумуса (2,5.3,0 %) - при рН КС| 5,2.5,5, с высоким содержанием (более 5 %) - при рНКС| 6,0.6,5 [7]. Содержание меди в нашем эксперименте было низкое, в том числе в вариантах без известкования, где рНКС| была в пределах 4,3.4,9. Возможно, при низком содержании гумуса механизмы поглощения меди уже блокированы, поэтому не наблюдается снижения её содержания в почве при увеличении значения рН.
Элементный состав молодых растений наиболее точно отражает характер поступления микроэлементов в зависимости от их содержания в почве. При увеличении дозы извести содержание марганца в молодых растениях льна (фаза «ёлочка») на 5-й год последействия извести снижалось на легкосуглинистой почве с 90,2 до 55,5 мг/кг, на
среднесуглинистой с 90,3 до 32,2 мг/кг (табл. 4).
Содержание меди в молодых растениях льна не только не снижалось с увеличением дозы извести и снижением кислотности, а даже увеличивалось, особенно на легкосуглинистой почве, с 1,3 до 4,7 мг/кг в. с. м., что согласуется с характером изменения содержания меди в почве при известковании. Снижение содержания цинка в растениях льна на 16,5 % (с 32,8 до 27,4 мг/кг) наблюдалось с увеличением значения рН КС| на легкосуглинистой почве с 5,3 до 7,4, на среднесуглинистой почве - на 32,7 % (с 45,9 до 30,9 мг/кг) с изменением рН кс1 с 5,1 до 6,5.
Высокая урожайность всех культур льняного севооборота (ячмень с подсевом трав, травы 1-го г. п., травы 2-го г. п., озимая рожь, лен-долгунец, яровая пшеница, овес) (в течение двух ротаций по двум закладкам опыта) была получена при внесении извести под ячмень с подсевом трав из расчета по 0,5 Нг в сочетании с применением минеральных удобрений при среднегодовой дозе 230 кг/га д. в. Среднегодовая продуктивность в этом случае составляла 65,7 ц/га зерновых единиц. Представляло интерес рассмотреть соотношение в почве данного варианта между макро- и микроэлементами. В общей сумме одиннадцати элементов преобладает кальций (40 %), на втором месте фосфор (26 %), далее следуют: калий (11,5 %), магний (9 %), алюминий (6 %), марганец (5,2 %), железо (1,1 %), натрий (0,4 %), стронций (0,6 %). Доля цинка составляла 0,2 %, свинца - 0,05 %, меди -0,02 %. При этом соотношение между двумя элементами выражается следующими величинами: Са: Мд - 4,6; гп: Р2О5 - 0.01; Са: К2О - 3.5; К2О: Р2О5 - 0.44; Са: А1 - 6.8; Си: гп - 0.08. Данные соотношения подсчитаны при выражении всех элементов в мг/кг и калий с фосфором в окислах: К2О; Р2О5.
Следовательно, наибольшее снижение содержания цинка, железа, марганца при известковании легкосуглинистой почвы наблюдалось на 5-й год и по мере увеличения дозы извести.
Применение минеральных удобрений (при среднегодовой дозе 230 кг д. в./га) на фоне известкования сдерживает снижение содержания доступных форм железа, марганца и цинка в два раза. На фоне применения этой дозы минеральных удобрений при рН КС| 6,3.6,7 снижение содержания этих элементов такое же, как на фоне рН КС| 5,5.5,6 без внесения минеральных удобрений.
Литература
1. Костюченко, А. Д. О значении иллювиального горизонта в плодородии дерново-подзолистых почв / А. Д. Костюченко, Л. И. Петрова // Почвоведение. - 1957. -№ 2. - С. 42-49.
2. Пейве, Я. В. Руководство по применению микроудобрений / Я. В. Пейве. - М., 1963. - 224 с.
3. Петрова, Л. И. Особенности известкования в льняном севообороте / Л. И. Петрова. - М.: ВО «Агропромиздат», 1990. -48 с.
4. Санеев, В. А. Агрогенетические особенности дерново-подзолистых почв на двучленных отложениях: автореф. дис. . канд. с.-х. наук / В. А. Санеев. - М., 1989. -18 с.
5. Селевцова, Г. А. Значение известкования и применения навоза для потребности с.-х. культур в микроэлементах / Г. А. Селевцова // Тез. докл. Всесоюз. совещания «Совершенствование перспективного ассортимента микроудобрений». - М., 1990. -С. 72-73.
6. Сорокина, О. Ю. Применение микроэлементов в льняном севообороте / О. Ю. Сорокина // Агрохимия. - 1997. - № 4. -С. 40-48.
7. Эколого-экономические основы и рекомендации по известкованию, адаптированные к конкретным почвенным условиям / Под ред. А. Н. Небольсина, В. Г. Сычева. -М.: Изд-во ЦИНАО, 2000. - С. 58.
