Оптимальные интервалы реакции почв для сельскохозяйственных культур по данным длительных опытов с известкованием Текст научной статьи по специальности «Сельское хозяйство, лесное хозяйство, рыбное хозяйство»

ОБЩИЕ ВОПРОСЫ АГРОХИМИИ

ОПТИМАЛЬНЫЕ ИНТЕРВАЛЫ РЕАКЦИИ ПОЧВ ДЛЯ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ КУЛЬТУР ПО ДАННЫМ ДЛИТЕЛЬНЫХ ОПЫТОВ С ИЗВЕСТКОВАНИЕМ

А.Н. Небольсин, д.с.-х.н., З.П. Небольсина, к.с.-х.н., ЛНИИСХ

Резюме. В долгосрочных опытах с известкованием определены оптимальные уровни реакции почв для культур полевого севооборота с использованием метода нелинейного корреляционно-регрессионного анализа.

В 1957 (1) и 1959 (2) гг. в СЗНИИСХ (теперь ЛНИИСХ) были заложены опыты по изучению доз извести и оптимальной периодичности известкования на дерново-подзолистой легкосуглинистой почве. Методика и некоторые результаты этих опытов опубликованы [6,7] и здесь не повторяются.

К 2007 г. в опытах прошло 8 ротаций севооборота. За время их проведения произошли некоторые изменения в наборе выращиваемых культур, но с 1965 по 1996 гг. их чередование было неизменным: ячмень с подсевом многолетних трав (клевер и тимофеевка), многолетние травы 2-х лет пользования, озимая рожь, картофель, овес. Агротехника возделывания культур общепринятая. Ежегодно отбирали поделяночно почвенные образцы, которые анализировали. В опытах изучали набор доз извести от 0,25Нг до 3Нг и создан широкий спектр уровней реакции. Таким образом, создавался многолетний массив данных по каждой делянке, что позволило создать большую объединенную выборку по величинам урожая в сопоставлении с уровнем реакции почвы.

Для определения влияния уровня реакции (рНкс1) и выявления оптимумов был избран нелинейный корреляционно-регрессионный метод, а именно модели парабол 2-й степени. Для этих целей они являются вполне приемлемыми, хотя не идеальными [5]. Оптимальное значение рН (х), соответствующее максимальному урожаю (у) может быть определено по формуле: х опт= - Ъ/2с, где Ь и с эмпирические коэффициенты в уравнениях регрессий [8]. В тексте и таблицах использованы общепринятые в вариационной статистике обозначения К - коэффициент нелинейной регрессии (корреляционное отношение), р - уровень значимости.

Оптимальные уровни реакции для сельхозкультур. Кормовая свекла сорта Бета-роза выращивалась в первую ротацию 1964-1965гг. Установлено, что взаимосвязь между уровнем реакции и урожайностью корнеплодов высоко достоверная и тесная. Оптимальный уровень реакции (рНкс1) на дерново-подзолистой легкосуглинистой почве около 5,7 (рис.1).

35,0 -,

J3 30,0

2 25,0

&

£

I5,0 "I-1-1-1-1-1-1

4,5 5 5,5 6 6,5 7

рНка

Рис. 1. Взаимосвязь между реакцией почвы (х) и урожайностью кормовой свеклы: у= -238,2+905,4х-75,4х2; Л=0,811

2

This document was created using

Около 66% варьирований урожайности корнеплодов обусловлено реакцией почвы и 15% различий урожая ботвы также зависело от рН. Установлена достоверная взаимосвязь между уровнями реакции и поражением корнеплодов «гнилью сердечка», обусловленной недостатком бора и последующим развитием микроорганизмов Гоша Ъе1ае. Чем выше уровень реакции, тем больше было поражено корнеплодов. Ячмень принято считать культурой высоко чувствительной к почвенной реакции [1-4], в целом это верно. Однако в последнее время появились новые сорта, реакция которых на уровень почвенной кислотности неизвестна. За годы исследований в опытах выращивали ячмень разных районированных сортов. Определение оптимума рН для них проводили аналогично кормовой свекле. Для того чтобы обеспечить сопоставимость результатов по сортам и по разным погодным условиям урожайность выражалась в %. За 100% в опыте за каждый год принимали средний урожай в контроле - на неиз-весткованных делянках (8-ми кратная повторность). Это в какой-то мере нивелирует влияние метеорологических и других факторов, позволяет обеспечить сопоставимость данных за разные годы, объединять их в один массив. Взаимосвязи между уровнями реакции почвы и урожайностью ячменя (%) разных сортов (1 - Винер, 2 - Пиркка, 3 - Белогорский, 4 - Потра) определялись по формулам: 1) у=-425,94+201,09х-18,66х2; Д=0,407; 2) у=-84,23+70,75х-6,25х2; R=0,277; 3) у=-234,79+130,92х-12,04х2; R=0,384; 4) у=-273,58+145,02х-13,07х2; R=0,442.

Несмотря на различия в числовых значениях уравнений регрессии, в реакции сортов на известкование наблюдается очень много общего: 1) в сильнокислом интервале - отмечается низкий урожай зерна; 2) оптимальный уровень реакции для изучавшихся сортов колеблется в пределах рНкс1 5,4-5,8;

3) прибавки урожая по оптимальной дозе, рассчитанные по уравнениям, составляют 0,32-0,46 т/га.

Оптимальные уровни реакции для сортов ячменя, даже учитывая высокую достоверность уравнений регрессии, не столь существенны, чтобы делать выводы о сортовых различиях. В целом данные подтверждают правильность избранного подхода к определению оптимальных интервалов реакции для сельхозкультур.

Озимая рожь [1], как овес и картофель, относится к третьей группе растений с повышенной устойчивостью к кислотности. За 50-летний период проведения опытов выращивали следующие сорта озимой ржи: Вятка и Вятка 2, Гибрид 173, Луга, Волхова, Ярославна, Былина. Из 10 годовых массивов данных в 6 случаях установлены достоверные взаимосвязи урожайности с реакцией почвы. В эти годы возможно определение оптимума рН. Если сорт озимой ржи выращивали в течение нескольких ротаций, расчеты проведены по объединенным выборкам.

Влияние реакции почвы (х) на урожайность сортов озимой ржи выражалась следующим образом: 1) у=32,3+21,1х-2,3х2; R=0,166 (общая выборка); 2) у=-288,3+138,5х-11,5х2; R=0,472 (Волхова); 3) у=-182,9+104,3х-9,2х2; R=0,431 (Вятка);

4) у=-16,4+44,5х-4,1х2; R=0,225 (Ярославна).

Вопреки нашим ожиданиям, максимальные урожаи озимой ржи сортов Вятка, Волхова и Ярославна были получены при относительно высоких значениях рН (5,5-6,0). Наиболее резко на известкование реагировал сорт Волхова - прибавки урожая 25-27%. Остальные сорта озимой ржи дали прибавку не более 7-10%.

Плодородие № 4*2008

Solid Converter PDF

Многолетние травы (клевер+тимофеевка). Совместное выращивание клевера и тимофеевки известно в России давно. На основании векового опыта земледельцы знали, что эта травосмесь в значительной мере гарантирует успех, независимо от перезимовки и почвенных условий. Это - двухкомпо-нентная система, с различной чувствительностью к кислотности, поэтому ее целесообразно рассматривать как раздельно, так и совместно.

По данным многих исследователей [1-4] клевер является культурой очень чувствительной к кислотности, особенно, в первый период жизни. Впоследствии он формирует довольно мощную, стержневую, корневую систему, способную проникать на большую глубину [1]. Если учесть, что часть кислых почв сформировалась на карбонатных, подстилающих породах, то есть основания предполагать различную чувствительность клевера 1 и 2 г.п. к кислотности и несколько различающихся оптимальных уровней реакции для них. Кроме этого любой сорт клевера - популяция, состоящая из коротко живущих и более длительно живущих особей, возможно различающихся по отношению к кислотности почвы. Отсюда, с чисто биологических позиций, имело смысл выявить оптимальные уровни рН по годам пользования раздельно. При анализе данных каждого года между рНКс1 и урожайностью клевера 1 г.п. выявлена высоко достоверная, тесная, нелинейная связь. Корреляционные отношения колеблются от 0,58 до 0,94, то есть от 32 до 88% варьирования урожайности обусловлено уровнями реакции. Оптимальный уровень реакции для клевера 1-го г.п. колебался от 5,4 до 6,0. Теснота связи между рН почвы и урожайностью клевера 2-го г.п. значительно слабее и оптимальная реакция ниже. Объединенные массивы данных для клевера 1-го г.п. - 248 пар наблюдений, 2-го -180 и обоих лет пользования 448 пар, полностью подтверждает вышесказанное (рис. 2).

Хотя теснота связи с величинами рН в объединенном массиве данных существенно ниже, что обусловлено различиями погодных условий, агротехники, сортовыми особенностями, большая численность выборки делает суждения более обоснованными.

торы - снижение влажности почвы, затенение и т.п. (табл.1). Между урожайностью клевера и тимофеевки в травосмеси в разные годы обнаруживается практически линейная, отрицательная корреляция К= -0,5 - -0,8.

1. Взаимосвязи между максимальными урожаями клевера и минимальными для тимофеевки

Опыт Год Культура рНкс1 R Р

макс . мин.

1 1966 Клевер 1 г.п. 5,8 0,507 0,001

Тимоф. 1 г.п. 5,8 0,624 0,001

2 1980 Клевер 2 г.п. 4,6 0,397 0,01

Тимоф.2 г.п. 5,5 0,237 0,01

1 1997 Клевер 2 г.п. 4,6 0,576 0,01

Тимоф.2 г.п. 4,5 0,513 0,01

2 1985 Клевер 2 г.п.. 5,0 0,503 0,001

Тимоф. 2г.п. 5,0 0,369 0,01

1 2003 Клевер 1 г.п 5,8 0,937 0,001

Тимоф. 1 г п. 6,7 0,828 0,001

Влияние уровней реакции на урожайность клеверо-тимофеечной травосмеси (в совокупности) проявляется менее отчетливо, чем на клевере. Суммарный урожай, в зависимости от соотношения компонентов по мере увеличения уровней реакции за счет известкования, может как повышаться, так и в отдельных случаях снижаться. В связи с разработкой и внедрением адаптивно-ландшафтных систем земледелия целесообразно на сильно- и среднекислых почвах рекомендовать посев одной тимофеевки, а на почвах со слабокислой реакцией или близкой к нейтральной - чистого клевера лугового.

Картофель - традиционно считается культурой устойчивой к почвенной кислотности [1-4], хотя строгих, экспериментальных доказательств этому немного. Еще меньше известно о различиях в чувствительности отдельных сортов картофеля. За годы проведения опытов выращивали районированные сорта картофеля шести наименований. По каждому году способом, описанным ранее, был проведен корреляционно-регрессионный анализ взаимосвязей рН - урожайность (табл. 2).

3 5 0 3 0 0 2 5 0 2 0 0 1 5 0 1 0 0

50

1 . 1 г .п

5 5 ,

p H к с l 2 . 2 г.п.

6 6 ,5

3 . 1 + 2 г.п.

Плодородие № 4*2008

This document was created using

2. Зависимости урожайности картофеля от уровней реакции почвы

Опыт Год Сорт R Р рНмакс.

1969 Столовый 19 0,04 не сущ. -

1 1981 Арина 0,428 0,01 4,8

1987 Невский 0,187 не сущ. -

2000 Рождественский 0,196 не сущ. -

1970 Столовый 19 0,211 0,1 5,1

1976 Гатчинский 0,191 не сущ. -

2 1982 Арина 0,101 не сущ. -

1988 Невский 0,136 не сущ. -

1994 Изора 0,183 не сущ. -

Общий массив по 2 опытам 0,150 не сущ. -

Рис. 2. Взаимосвязь между реакцией почвы и урожаями клевера разных лет пользования: 1) у=-1782,2+695,6х-58,2х2; Я=0,436; рНт„=6,0; 2) у=-470,6+224,4х-21,6х2; Я=0,264; рНт„=5,2;

3) у=-1479,9+602,0х-53,4х2; Я=0,308; рНт„=5,6

Тимофеевка - культура, которая может произрастать в широком диапазоне почвенной кислотности [3]. Изучение ее реакции на почвенную кислотность в составе травосмеси дает, вероятно, несколько искаженные результаты, обусловленные влиянием клевера. Анализ данных за годы проведения опытов показывает, что в преобладающем большинстве случаев форма кривой взаимосвязи рН - урожайность тимофеевки, в отличие от клевера, имеет явно выраженный минимум. Его величина соответствует максимальным урожаям клевера. Однако, когда содержание клевера в травосмеси очень мало, эта закономерность нарушается. Таким образом, влияние реакции почвы на тимофеевку в составе травосмеси проявляется в основном через урожай клевера и сопутствующие ему фак-

Корреляция между уровнями реакции почвы и урожайностью картофеля в большинстве случаев не доказана, поэтому рассчитывать оптимальные уровни реакции бессмысленно. Лишь по 2-м годам можно определить оптимальный уровень реакции, это рНКс1 около 5. Объединение данных в общий массив (436 пар наблюдений), также не доказало наличия достоверной взаимосвязи между реакцией почв и урожаем картофеля. Наблюдаемое иногда положительное действие известкования на урожайность картофеля обусловлено, по нашему мнению, улучшением пищевого режима, а не отзывчивостью его на изменение реакции почвы.

Овес - также является культурой, способной произрастать в широком интервале рН почвы [1-4]. За годы проведения исследований выращивали следующие районированные сорта овса: Боррус, Хадмерслебенер, Стриж. Обработка данных по годам показала, что в 9 случаях из 17 установлена существенная (р=0,1-0,01) взаимосвязь между уровнями реакции и урожайностью овса (рис.3). На основании долголетних опытов с овсом следует сделать следующее заключение: 1. Малые величины коэффициентов корреляции указывают на довольно слабое влияние уровней реакции дерново-подзолистой почвы на урожайность овса. 2. Не более 21% варьирования урожаев

3

Solid Converter PDF

3

2

4 ,5

обусловлено различиями уровней реакции, то есть влиянием известкования. В большинстве случаев действие извести на урожай овса статистически не доказано. 110-,

I 95 -1 90 -£ 85-

80-

4 4,5 5 5,5 6

РЧка

Боррус ■ ■ Хадмерслебенер

Рис. 3. Влияние уровней реакции почвы на урожайность овса: 1) у=-845,95+395,38х-40,94х2; Я=0,378; 2) у=-442,8+236,7х-25,6х2; Я=0,324

3. Оптимальный уровень реакции почв для произрастания овса находится в средне- и слабокислом интервале (рНкс1 4,65,3; среднее 4,9). Максимальные прибавки урожаев от оптимальных доз извести не превышают 8-12%. 4. Не выявлено сколько-либо явных различий в отзывчивости различных сортов овса на известкование. 5. Плавный характер кривых эмпирических взаимосвязей рН - урожайность показывает,

что для выращивания овса пригодны дерново-подзолистые почвы с различными уровнями реакции (рН 4,2-6,5).

Таким образом, обработка экспериментальных данных длительных опытов методом нелинейного корреляционно-регрессионного анализа позволила объективно выявить оптимальные уровни реакции для различных культур (и сортов) полевого севооборота. Вместе с тем установлено, что теснота связи с некоторыми другими показателями кислотно-щелочного состояния почв, например с содержанием подвижного алюминия, является часто более тесной, чем с рН. Следовательно, не сам уровень реакции почв, а влияние содержания фитотоксичных элементов является доминирующим.

Литература

1. Авдонин Н.С. Повышение плодородия кислых почв. М.: Колос, 1969-304с. 2. Голубев Б.А. Кислые почвы и их улучшение. М.:Сельхозгиз, 1954-165 с. 3. Корнилов М.Ф., Благовидов Н.Л. Известкование почв северо-западной зоны нечерноземной полосы СССР. Сельхозгиз, 1955-212 с. 4. Корнилов М.Ф. Небольсин А.Н. и др. Известкование кислых почв. Л. Колос, 1971-С. 255. 5. Лебедев Н.С. Количественная оценка действия факторов жизни растений. СПб. Изд. С-Пб ГУ, 2002-175 с. 6. Небольсин А.Н., Небольсина З.П. Изменение некоторых свойств почвенного поглощающего комплекса дерново-подзолистых, легкосуглинистых почв под влиянием известкования, Агрохимия, 1997, 10, С. 5. 7. Небольсин А.Н. Небольсина З.П. Теоретические основы известкования почв. С-Пб.ЛНИИСХ, 2005-252 с. 8 Образцов А.С. Системный метод: применение в земледелии. М., Агропромиздат, 1990-303 с.

Плодородие № 4*2008

Solid Converter PDF

4

This document was created using