CC BY
193
ОЦЕНКА ПРИМЕНЕНИЯ ФОСФОРИТНОЙ МУКИ И ДИНАМИКА ФОСФАТНОГО РЕЖИМА ПОЧВ
В.И. Комаров, Н.А. Комарова, А.В. Гришина
ФГУЦАС «Владимирский»
В.Н. Темников
ФГУП «ГВЦ Минсельхоза РФ»
На территории Российской Федерации 8061 тыс. га или 26,3% площади пашни приходится на почвы с очень низким и низким (до 50 мг Р2О5 на 1 кг почвы) содержанием подвижного фосфора. Эти почвы, как правило, характеризуются еще и повышенной кислотностью, что исключает получение устойчивых высоких урожаев сельскохозяйственных культур.
В условиях оптимального фосфатного режима эффективность азотных и калийных удобрений увеличивается в 2-2,5 раза (Сдобникова, Илларионова, 1979, Чума-ченко, 2005). По результатам обобщения данных полевых опытов Геосети выявлено, что наиболее благоприятным фосфатным уровнем в дерново-подзолистых почвах является содержание подвижного фосфора 100-150 мг/кг (по Кирсанову). По мнению Т.Н. Кулаковской (1982), оптимум содержания подвижного фосфора в дерново-подзолистых суглинистых почвах составляет 250-300 мг/кг, супесчаных 220-260, песчаных 180-200 и торфяно-болотных 600-1000 мг/кг почвы.
Повышение фосфатного уровня почв достигается лишь при использовании фосфорных удобрений в дозах, превышающих вынос фосфора урожаем, то есть при положительном балансе этого элемента. Производство фосфорных удобрений базируется на двух видах сырья -апатитах и фосфоритах. Простым размолом фосфоритов получают фосфоритную муку. На низкоплодородных почвах она не только не уступает, но даже иногда превосходит по эффективности суперфосфат. Исследования по влиянию фосфоритной муки проводят в нашей стране и за рубежом уже многие десятки лет. Выявлено, что главным фактором ее эффективности на фоне известкования является способ внесения извести и фосфоритной муки в почву. Тонина помола и особенности различных месторождений имели второстепенное значение.
Воздействие на кислотность почвы - отличительная характеристика фосфоритной муки, нейтрализующее действие которой связано с наличием в ее составе соединений кальция щелочного характера. Использование фосфоритной муки заметно обогащает почву основаниями, снижает обменную кислотность и содержание алюминия. Однако имеются сведения, что внесение фосфоритной муки на кислой почве способствует переводу фосфора в более растворимые соединения и слабо изменяет кислотность почвы (Гедройц, 1930; Пейве, 1963; Костин, 1965; Хлыстовский, 1992; Шильников, Кирпичников, Белоцветова, 1998).
Применение фосфоритной муки в Нечерноземной зоне в период интенсивной химизации на площади 15,6 млн. га в дозе Р2О5 270 кг/га позволило сократить площадь пахотных почв с низким содержанием подвижного фосфора на 12,6 млн. га или 39,9% и повысить средневзвешенное его содержание на 52 мг на 1 кг почвы. На кислых дерново-подзолистых почвах фосфорит, внесен-
ный даже однократно в дозах Р2О5 135-540 кг/га, в длительном последействии способствовал увеличению урожая зерновых более чем на 30%, в среднем оптимальной была доза Р135.
Обобщение результатов многочисленных опытов агрохимической службы показало, что урожайность находится в прямой зависимости от содержания подвижного фосфора. На дерново-подзолистой супесчаной почве при увеличении содержания Р2О5 с 36-60 до 110-140 мг/кг продуктивность севооборота (озимая пшеница - картофель - ячмень) возрастала более чем в 2 раза (Войтович, 1997; Державин, Попова, Зимина, 1979; Баринова, 1999; Комаров, 2003). При этом была выявлена высокая эффективность фосфоритной муки на почвах с различной степенью кислотности среды. На умеренно известкованной почве в большинстве случаев вообще не наблюдалось снижения ее эффективности. Было рекомендовано, что предельные величины агрохимических показателей почвы, на которой фосфорит можно применять в зависимости от ее типа и гранулометрического состава, следующие: рН 5,5-6,0; Нг 2,0 мг-экв/100 г почвы, степень насыщенности основаниями 80-95% (Бельченко, 1985).
Анализ данных агрохимического обследования показывает, что эффективность фосфоритной муки отмечалась достаточно высокой на пахотных почвах с рН до 6,0-6,5 и при Нг 2,5. При известковании почв до слабокислой и близкой к нейтральной величине рНКа в первые годы отмечалось некоторое ослабление действия фосфоритной муки на содержание подвижного фосфора в почве, однако абсолютная прибавка урожая от нее в этих условиях оставалась достаточно высокой (1,6-2,1 кг на 1 кг удобрения). Интенсивность действия фосфоритной муки в условиях известкования даже периодического не снижается и служит фоном обеспечения более высокой эффективности повышенных норм азотнокалийных удобрений. Поэтому фосфоритная мука в производственных условиях при широкомасштабном известковании кислых почв не только не утрачивает своего значения как одного из основных видов фосфорных удобрений, но и способствует быстрому решению проблемы фосфора в земледелии.
Высокая эффективность фосфоритной муки на фоне извести в полевых опытах объясняется длительностью неравномерного (очагового) размещения известкового удобрения в пахотном слое при современных орудиях обработки почвы (Сиротин, 1985; Касицкий, 1986; Половцев, 1985; Шафран, 1986; Адрианов, 2006). Действие на эффективность фосфорита форм известковых удобрений (карбонатных, силикатных, магнийсодержащих, гидрофобизованных и др.), различающихся по химическому составу и скорости взаимодействия с почвой, определялось их влиянием на величину рН, гидролитическую кислотность и степень насыщенности основаниями
1. Дозы внесения фосфоритной муки, кг/га Р2О5
Содержание подвижно- Почвы
го фосфора, мг/кг торфянистые тяжелосуглинистые средне- и легкосуглинистые супесчаные и песчаные
Очень низкое менее 25 240-300 300-400 300-360 240-300
Низкое 25-50 200-240 260-320 240-300 200-240
(г = 0,76-0,81). Эффективность фосфоритной муки не зависела от содержания обменной и водорастворимой форм кальция в почве (г = -0,31-0,36).
Фосфоритная мука в эквивалентных дозах Р2О5 на кислых почвах с низким содержанием фосфора близка по эффективности к суперфосфату. Отмечено также, что последействие фосфоритной муки эффективнее, чем прямое действие. Для производственных условий было рекомендовано внесение фосфоритной муки в дозе 1-2 т/га как наиболее эффективной и экономически выгодной. Дозы фосфоритной муки рассчитывали, исходя из ресурсов и с учетом агрохимических показателей каждого поля. При этом уже в первый год фосфоритование обеспечивало прибавку урожая 4,0-7,0 ц/га зерновых единиц, хорошо сказываясь в последующие годы на улучшении фосфатного режима почвы.
Результаты почвенного контроля Владимирской области показали, что на пахотных почвах при внесении доломитовой и фосфоритной муки происходил практически нормативный сдвиг рНКС1 от известкования. Это позволяет заключить, что на дерново-подзолистых и серых лесных почвах региона фосфоритная мука не обладает свойствами нейтрализатора почвенной кислотности, даже при внесении ее в сравнительно высоких дозах 2-3 т/га. Оценка итогов фосфоритования на основе обобщения данных почвенного мониторинга и сопоставления их с уровнем внесения фосфорных удобрений позволяют рекомендовать дозы фосфоритной муки для создания благоприятного фосфатного режима почв (табл. 1).
Сравнение результатов нескольких туров обследования показало, что внесение 1 т фосфорной муки (200 кг Р2О5) на 1 га пашни позволило поднять уровень содержания подвижного фосфора в песчаных и дерновоподзолистых супесчаных почвах на 32-47 мг, несколько меньше на средних и легких суглинках 21-32 мг Р2О5 на 1 кг почвы. Средний расход удобрений для увеличения содержания Р2О5 на 10 мг/кг почвы колеблется с 78 до 87 кг Р2О5 на 1 га. В результате в ряде районов Владимирской области средневзвешенное содержание подвижного фосфора достигло 160-185 мг/кг почвы. Удельный вес почв, содержащих менее 50 мг, был сведен к минимуму и составлял в зависимости от типа почв 0,64,3%.
С целью выявления зависимости урожайности сельскохозяйственных культур от содержания подвижного фосфора в почве были обобщены результаты агрохимического обследования на серых лесных и дерново-
подзолистых почвах. Для выборки были использованы результаты учета урожаев с полей, где при прочих близких значениях показателей агрохимических свойств почв (рНКС1, К2О, гумус, К) параметр содержания Р2О5 находился в большом колебании от 70-80 до 250 мг/кг. Корреляционный анализ данных на серых лесных почвах позволил выявить тесную зависимость между урожайностью зерновых культур и содержанием в почве подвижного фосфора - Я = 0,86. Анализ результатов на дерново-подзолистых почвах показывает, что зависимость между урожаем зерновых культур и содержанием подвижного фосфора в почве не прямолинейна, оптимум фосфатного режима лежит в интервале 130-180 мг/кг почвы. Дальнейшее повышение содержания фосфора в почве стабилизировало урожай, но к росту продуктивности не приводило. Причем, повышение уровня содержания подвижного фосфора с 50 до 100 мг/кг способствует росту урожайности на 10-15%, а со 120 до 190 мг/кг - на 30-40%.
Выборка данных урожайности в благоприятные годы на разных типах почв позволила выявить дозы фосфоритной муки для получения оптимальной урожайности (табл. 2).
Для изучения эффективности фосфоритной муки и дифференциации доз была проведена серия производственных опытов на различных типах почв с внесением фосфоритной муки в дозах 1,0, 1,5, 2,0 т/га. Выявлено, что в первый год действия урожайность озимой пшеницы в среднем увеличилась на 5,2%, ржи - 6,1-7,3, зеленой массы викоовсяной смеси - 7,2-9,5, многолетних трав - 12,8-21,1; во второй год последействия: многолетних трав - на 8-12,5, ячменя - 2,1-3,0, картофеля -21,4-32,0; в третий год последействия: овса - 2,9-4,8 и многолетних трав - 8-15,1%.
В практике окупаемость 1 кг Р2О5 фосфорных удобрений составляет 3-4 кг продукции в пересчете на зерно, а коэффициент использования питательных веществ фосфорных удобрений не превышает 20-25%. Так, в длительном опыте ВНИИА учтена окупаемость 1 кг Р2О5 продукцией в динамике за 30 лет (табл. 3). Эти данные свидетельствуют о высокой и равноценной окупаемости Р2О5 фосмуки и суперфосфата сельскохозяйственной продукцией (Белоцветова, Шильников, 2001; Волосато-ва, 2005). В производственных условиях земледелия Владимирской области на серых лесных почвах также была определена окупаемость минеральных удобрений на разных уровнях фосфатного режима почв урожаем сельскохозяйственных культур.
2. Уровни фосфатного режима почв для получения оптимальной урожайности зерновых культур________________________________________________________________________
Тип почвы Средняя доза Содержание подвижного фосфора, мг Урожайность зерна,
Р2О5, кг/га Р2О5 на 1 кг почвы ц/га
Дерново-подзолистые суглинистые 380-480 135-150 30-35
Серые лесные суглинистые 480-540 145-175 35-40
Данные таблицы 4 показывают, что оптимальный 3. Окупаемость 1 кг Р2О5 фосфорных удоб-
уровень подвижного фосфора в регионе составляет I50- рений сельскохозяйственной продукцией за
250 мг/кг почвы, при этом отмечается максимальная оплата сельскохозяйственной продукцией. Повышение фосфатного уровня с 50 до 150-250 мг/кг на дерновоподзолистых почвах повысило эффективность на 46%, а в серых лесных почвах - на 77%.
В период интенсивной химизации фосфоритную муку применяли с торфонавозными компостами и другими органическими удобрениями, что приводило к значительному повышению содержания доступного фосфора.
4. Окупаемость затрат на применение удобрений урожаем зерна (кг на кг д.в.) в зависимо сти от содержания подвижного фосфора в почве____________________________________________
Тип почвы Содержание Р2О5, мг/кг почвы
до 5G 5G-iGG iGG-i5G i5G-25G
Дерново-подзолистые супесчаные 5,7 б,2 7,3 S,9
Серые лесные суглинистые 5,І 5,5 7,9 9,5
Э0 лет (кг зерн.ед.)
Вариант Ротация севооборота
І 2 3 4 5 б
NK + Рф iG,5 І4,9 І3,5 І5,3 iS,G І9,І
NK + Рс iG,G i5,G І3,7 І7,І І9,2 2G,7
NK + Рф + СаСО3 поІ,5 г.к. 7, І iG,G S,9 9,4 iG,5 iG,5
NK + Рс + СаСО3 по i,5 г.к. S,S ii,4 ÍG,6 ii,S І2,5 І2,4
5. Влияние уровня фосфатного режима на урожайность сельскохозяйственных культур
Тип почвы Содержание Р2О5 в почве, мг/кг Урожайность, ц/га зерн.ед.
исходное в последействии до внесения фосфорита после внесения фосфорита
Дерново-подзолистые суглинистые 7І-І2І ÍÍG-í76 І3,б-Іб,І 20,9- 29,3
Дерново-подзолистые супесчаные S4-í56 Іб2-243 9,3-І9,5 21,8-27,0
Серые лесные суглинистые S І-І52 ІІІ-2ІІ i3,S-2i,9 22,6-31,7
Примечание. Для анализа было отобрано 15000 образцов.
Кроме того, на известкованной почве резко усиливалась биологическая активность, вследствие чего в почве возрастало накопление кислых выделений микроорганизмов, а в силу этого - переход малодоступных фосфатов фосфоритной муки в усвояемые (Гузев, Бондаренко, Бызов и др., 1980; Макаров, 1997; Сиротин, 1980; Чума-ченко, 2005).
Опыт земледелия Владимирской области показывает, что внесение фосфоритной мукой на фоне заправки почв органическими удобрениями привело к положительному ежегодному балансу по основным элементам питания, в том числе по фосфору: для дерново-подзолистых почв в пределах +49-67; серых лесных почв +53-82 кг/га. Применение фосфоритной муки в сочетании с известкованием и органическими удобрениями уже в первые годы освоения позволило получить на низкоплодородных почвах стабильные урожаи: зерновых 30-40 ц/га, сена многолетних трав 40-60 ц/га. С органическими удобрениями в почвы Владимирской области фосфатов поступило практически в 2 раза больше, чем в среднем в Нечерноземной зоне и Центральном районе. Объемы внесения фосфоритной муки в отдельные периоды более 30%, также обеспечили поступление в пашню значительного количества фосфатов, что привело к увеличению площади почв с высоким и очень высоким содержанием Р2О5 с 6 до 49%.
В наших исследованиях среднее содержание фосфора по Владимирской области при интенсивном внесении фосфорных удобрений достигло 145 мг/кг и колебалось
от 116 мг/кг на дерново-подзолистой супесчаной почве и до 195 мг/кг на серой лесной суглинистой почве.
Достигнутый в почве фосфатный уровень обладает длительным последействием. Почвы с высоким содержанием фосфора обусловили получение стабильных урожаев (табл. 5). Как видно увеличение содержания Р2О5 даже при высоком его уровне в почве способствует значительным прибавкам урожая.
Одна из актуальных задач настоящего времени -обобщение информации о состоянии земель сельскохозяйственного назначения и развитии негативных процессов в них вследствие резкого снижения темпов и объемов химизации. Такая информация позволит иметь необходимые сведения для: своевременного выявления изменений состояния почв, оценки этих изменений, прогноза и выработки рекомендаций по предупреждению и устранению последствий; осуществления государственного контроля за использованием и охраной земель, информационного обеспечения в государственных и муниципальных органов управления земельными ресурсами.
За рубежом систематизация и анализ данных почвенного мониторинга базируется на современных геоинформационных технологиях и дистанционных методах зондирования. Для широкого внедрения ГИС-технологий в нашей стране в настоящее время проводят обобщение и систематизацию результатов многолетних агрохимических обследований сельскохозяйственных угодий в системе агрохимической службы РФ по специально разработанной для этих целей форме 5ДДЗ.
