CC BY
29
УДК 631.445.24
ОПТИМИЗАЦИЯ МИНЕРАЛЬНОГО ПИТАНИЯ ДЕРНОВО-ПОДЗОЛИСТЫХ ПОЧВ
Е. Н. Волкова, аспирант; Н. А. Кириллов, доктор биол. наук, профессор
ФГОУ ВПО «Чувашская государственная сельскохозяйственная академия», т. 8(352) 45-49-60, e-mail: mashan4ik@bk. ru
Оптимизация внесения азотных удобрений и известкования дерново-подзолистых почв позволяет существенно улучшить их агрохимические и биологические показатели плодородия и получать стабильно высокий урожай зерновых культур, не нарушая при этом экологическое состояние данной системы.
Ключевые слова: дерново-подзолистые почвы, азотные удобрения, известкование, яровая пшеница, ячмень, озимая рожь.
В Чувашии свое развитие получили дерново-подзолистые почвы. Доля таких почв в Волго-Вятском регионе весьма существенна, но из-за того, что в Чувашской Республике они занимают всего 36,3 тыс. га, им не уделяется должного внимания при проведении мелиорационных мероприятий по улучшению их качественного состояния [1].
Характерными особенностями дерново-подзолистых почв являются: небольшая мощность верхнего гумусового горизонта (14...18 см), кислая реакция среды и слабая острук-туренность, что отрицательно сказывается на микробиологической активности, воздушном режиме, противоэрозионной устойчивости пахотного слоя почв и, как следствие, на урожайности сельскохозяйственных культур.
В то же время данный тип почв сильно подвержен влиянию внешних факторов и при окультуривании приобретает благоприятные для возделывания сельскохозяйственных культур режимы и свойства, а при недостаточном же вложении энергетических средств - быстро их утрачивает. Следовательно, первостепенное значение в повышении плодородия дерново-подзолистых почв имеет улучшение их качественного состояния путем известкования и применения минеральных удобрений [2, 3].
В свою очередь, изменения в агрохимических свойствах, как правило, оказывают влияние на экологическое состояние почв. Поэтому на современном этапе развития сельскохозяйственного производства особую актуальность приобретают экспериментальные исследования по изучению различных технологических операций, позволяющих повышать уровень плодородия почв, урожайность сельскохозяйственных культур, оценить степень их экологической безопасности, спрогнозировать агроэколо-гическое состояние дерново-подзолистых почв в перспективе, разработать предложения для соответствующих корректирующих мероприятий. Последнее и послужило причиной проведения настоящего исследования.
Целью исследований явилась агрохимическая и экологическая оценка плодородия дерново-подзолистых почв Чувашской Республики при их сельскохозяйственном использовании.
Исследования проводились в 2006-2008 гг. на территории землепользования ЗАО СХПК «Чувашагромаркет» Чебоксарского района Чувашской Республики на дерново-слабоподзолистых среднесуглинистых почвах с содержанием гумуса 1,9 %, подвижного фосфора - 165 мг/кг, обменного калия - 137 мг/кг, нитратов — 7,2 мг/кг, рНкс| — 5,2.
Схема проведения опыта предусматривала последовательное возделывание яровой пшеницы сорта Прохоровка, ячменя сорта Эльф и озимой ржи сорта Безенчук-ская 87 по традиционной технологии, основанной на вспашке, с применением различных доз азотных удобрений и извести (однократно осенью 2005 года в дозе 4 т/га).
Варианты опыта:
1) Без удобрений (контроль);
2) К30Р30 - фон;
3) фон + N30,
4) фон + N60,
5) фон + N90,
6) фон + N,¡0 + известь;
7) фон + N^1 + известь;
8) фон + ^о + известь;
Повторность опыта четырехкратная, размещение вариантов - методом рендомизи-рованных повторений в два яруса. Площадь делянок - 100 м2.
Погодные условия вегетационных периодов 2006-2008 гг. в целом отражали особенность климата Северной зоны Чувашской Республики, в которой были заложены опыты: средняя годовая температура воздуха составляла 2,9...3,1 °С; сумма положительных температур выше 10 °С -2100.2350 °С; сумма осадков - 220.380 мм; гидротермический коэффициент -1,1.1,2; продолжительность вегетационного периода 170.175 дней; устойчивый снежный покров появлялся во второй декаде ноября и удерживался в течение 145.155 дней.
В опытах проводили полевые наблюдения и лабораторные анализы по методикам, принятым в научных учреждениях: гумус - по Тюрину в модификации ЦИНАО (ГОСТ 26213-91), подвижные формы фосфора и калия - по методу Кирсанова (ГОСТ 26207-91), рНКС1 - потенциометри-ческим методом (ГОСТ 2648-85), нитраты -калориметрическим методом с хромотро-повой кислотой; урожайность - сплошным обмолотом с делянки; математическую обработку данных - по Б. А. Доспехову [4]. Для оценки эффективности применения удобрений использовали расчет окупаемости удобрений прибавкой урожая зерновых культур.
Результаты трехлетних исследований свидетельствуют о том, что на варианте без применения удобрений при возделывании зерновых культур по традиционной технологии происходит ухудшение показателей плодородия дерново-подзолистых почв, которые выражались в достоверном уменьшении содержания гумуса на 0,1 %; подвижного фосфора и обменного калия -на 13 и 11 мг/кг соответственно; нитратов -на 0,4 мг/кг; в увеличении кислотности на 0,1 единицу по сравнению со значениями на момент закладки опыта (табл. 1).
Применение удобрений стимулировало микробиологические процессы в почве, что, в свою очередь, привело к более полному разложению органического вещества и освобождению элементов питания, и, следовательно, произошло улучшение фосфатного и азотного режима почв.
Уменьшение кислотности до 5,4 способствовало увеличению поглощения калия растениями, снизив тем самым его содержание в почве. Таким образом, внесение минеральных удобрений отдельно и во взаимодействии с известкованием оказало
Нива Поволжья № 1 (14) февраль 2010 5
положительное влияние на агрохимические показатели дерново-подзолистой почвы, которая является важной составляющей частью в получении стабильно высоких урожаев сельскохозяйственных культур.
Таблица 1
Агрохимические показатели пахотного слоя дерново-подзолистой среднесуглинистой почвы (2005-2008 гг.)
Опыты, проведенные с яровой пшеницей, ячменем и озимой рожью на дерново-подзолистых среднесуглинистых почвах, позволили выявить высокую эффективность использования азотных удобрений и известкования.
В среднем на бедной питательными веществами дерново-подзолистой средне-суглинистой почве без удобрений получили не более 11 ц/га зерна. В результате известкования и внесения азотных удобрений в дозе 90 кг/га д. в. урожайность зерновых культур увеличилась более чем в 2 раза и составила 23 ц/га в среднем за годы исследований.
Наиболее высокая окупаемость известкования и применения азотных удобрений прибавкой урожая на яровой пшенице получена при дозе азота 60 кг/га д. в. (20,3 кг/кг), ячмене и озимой ржи - 30 кг/га (12,0 и 9,7 кг/кг соответственно). Менее отзывчивой на внесение удобрения культурой оказалась озимая рожь, причем окупаемость азотных удобрений снижалась по мере увеличения их дозы (табл. 2).
Качественный анализ урожая показал увеличение содержания азота в зерновках растений при внесении азотных удобрений и некоторое снижение содержания фосфора и калия. Однако четкой зависимости между содержанием определяемых элементов и дозой азотных удобрений нами не было обнаружено, а содержание нитратов
в зерне не превышало установленных норм во всех вариантах.
Совокупность полученных данных позволяет сделать вывод о том, что при внесении азотных удобрений в дозе 90 кг/га д. в. и извести 4 т/га на дерново-подзолистых среднесуглинистых почвах Чувашии можно увеличить урожайность яровой пшеницы, ячменя и озимой ржи в 1,5-2 раза по сравнению с неудобренным вариантом.
Кроме искусственных способов мелиорации агроценозов существенную роль в поддержании определенного гомеостаза экосистем играют климатические факторы, среди которых наиболее изменчивыми являются атмосферные осадки. Наиболее простым способом оценки поступления веществ в агроэкосистему остается определение химического состава осадков (дождевых и снеговых вод). Определение значения кислотности изучаемых атмосферных осадков в наших исследованиях показало его колебание в пределах от 6,3 до 8,5 единиц рН в зависимости от сезона изучения , что существенно превышало ха -рактерную для незагрязненных вод величину (рН = 5,6), и было близким к нейтральным. Именно этим частично может быть обусловлена относительно слабокислая реакция изучаемых дерново-подзолистых почв на фоне отсутствия известкования. Опасность подкисления почв при выпадении таких осадков практически отсутствует.
Для более широкой агроэкологической оценки использования химической мелиорации дерново-подзолистых почв мы изучали и другие показатели. Так, за годы исследований концентрация нитратов менялась в пределах 1,6...2,5 мг/л; хлора -2,8...6,0; сульфатов - 2,5.4,5 мг/л, а следы тяжелых металлов если и обнаруживались, то в незначительных количествах, которые не превышали предельно допустимых концентраций.
Химический анализ грунтовых вод в окрестности места заложения опытов показал, что их качество (кислотность, содержание сульфатов, нитратов, тяжелых металлов) остается удовлетворительным. При использовании различных доз азотных удобрений и известкования превышения предельно допустимых концентраций (10 мг/л) по нитратам выявлено не было. Кислотность грунтовых вод находилась в пределах 6-8 единиц рН, содержание сульфатов в грунтовых водах было значительно большим, чем в выпадающих атмосферных осадках, но при этом ниже значений, установленных санитарно-гигиеническими нормативами.
Вариант Гумус, % Содержание, мг/кг рНкс! Нитраты,
Р2О5 К2О мг/кг
Начало опыта (август 2005 г.)
Для всех вариантов 1,9 165 137 5,2 7,2
Конец опыта (август 2008 г.)
1 1,8 152 126 5,1 6,8
2 1,8 184 145 5,1 6,9
3 1,9 181 140 5,1 7,0
4 1,9 179 135 5,0 7,4
5 2,0 172 132 5,0 7,7
6 1,9 177 135 5,4 7,2
7 1,9 174 132 5,4 7,5
8 2,0 170 129 5,4 7,8
НСР05 0,05 14,64 11,42 0,14 0,22
Таблица 2
Влияние удобрений на урожайность зерновых культур
Урожайность Окупаемость, кг/кг
Вариант В среднем, ц/га Прибавка
опыта ц/га, к %, к
контролю фону контролю фону ЫРК N
2006 г. - яровая пшеница
1 12,4 - - - - - -
2 14,0 1,6 - 12,9 - 2,7 -
3 18,9 6,5 4,9 52,5 35,0 7,2 16,3
4 24,3 11,9 10,8 96,0 77,2 9,9 18,0
5 27,5 15,1 13,5 121,8 96,5 10,1 15,0
6 19,4 7,0 5,4 56,5 38,6 7,8 18,0
7 26,2 13,8 12,2 111,3 87,2 11,5 20,3
8 29,6 17,2 15,6 138,7 122,9 11,4 17,3
НСР05 2,6
2007 г. - ячмень
1 10,7 - - - - - -
2 13,2 2,5 - 23,4 - 4,1 -
3 16,1 5,4 2,9 50,5 22,0 6,0 9,7
4 19,4 8,7 6,2 81,3 47,0 7,2 10,3
5 20,0 9,3 6,8 87,0 51,6 6,2 7,5
6 16,8 6,1 3,6 57,0 27,3 6,8 12,0
7 19,9 9,2 6,7 86,0 50,8 7,7 11,2
8 20,6 9,9 7,4 92,6 56,1 6,6 8,2
НСР05 2,0
2008 г. - озимая рожь
1 9,8 - - - - - -
2 11,5 1,7 - 17,4 - 2,8 -
3 13,9 4,1 2,4 41,9 20,9 4,5 8,0
4 16,5 6,7 5,0 68,4 43,5 5,6 8,4
5 18,1 8,3 6,6 85,0 57,4 5,5 7,4
6 14,4 4,6 2,9 47,0 25,3 5,1 9,7
7 17,0 7,2 5,5 73,5 47,9 6,0 9,2
8 18,8 9,0 7,3 91,9 63,5 6,0 8,1
НСР05 1,9
Анализ результатов проведенных исследований позволяет нам сделать вывод о том, что оптимизация внесения азотных удобрений и известкования дерново-подзолистых почв позволяет повысить их плодородие и получать стабильно высокий урожай зерновых культур. При этом оценка воздействия атмосферных осадков на изученную агроэкосистему показала отсутствие опасности подкисления анализируемых дерново-подзолистых среднесуглинистых почв через выпадение осадков, хотя опытные поля находятся в тридцатикилометровой промышленной зоне гг. Чебоксары и Новочебоксарска. В целом, использование минеральных удобрений в совокупности с атмосферными осадками не оказывает отрицательного действия на качественный состав грунтовых вод, формирующихся под дерново-подзолистыми почвами.
Литература
1. Атлас земель сельскохозяйственного назначения Чувашской Республики / под ред. С. Э. Дринева. - Чебоксары: ООО «Сувар-спорт», 2007. - 184 с.
2. Величко, В. А. Оптимизация кислотности почв - необходимый агроэкологиче-ский прием / В. А. Величко // Агрохимический вестник. - 1998. - № 1. - С. 10-12.
3. Ермолаев, С. А. Агрохимическое и агроэкологическое состояние почв России / С. А. Ермолаев, В. Г. Сычев, В. Г. Плющи-ков // Плодородие. - 2001. - № 1. - С. 4-7.
4. Доспехов, Б. А. Методика полевого дела (с основами статистической обработки результатов исследований / Б. А. Доспехов. - 5-е изд., доп. и перераб. - М.: Аг-ропромиздат, 1985. - 351 с.
Нива Поволжья № 1 (14) февраль 2010 7
