CC BY
33
УДК 631.58
ОЦЕНКА СИСТЕМ УДОБРЕНИЙ, БАЛАНСА ПИТАТЕЛЬНЫХ ВЕЩЕСТВ И ГУМУСА В ПОЛЕВЫХ СЕВООБОРОТАХ АДАПТИВНО-ЛАНДШАФТНЫХ СИСТЕМ ЗЕМЛЕДЕЛИЯ
А.А. Корчагин, к.с.-х.н., Н.И. Шушкевич, д.б.н.
Владимирский государственный университет, e-mail: [email protected], [email protected]
М.А. Мазиров, д.б.н.
РГАУ-МСХА им. К.А.Тимирязева, e-mail: [email protected]
Показан баланс питательных веществ и гумуса за 10 лет применения удобрений на серых лесных почвах Владимирского ополья. Низкие дозы минеральных удобрений и внесение навоза в зернотравяных севооборотах обеспечивают продуктивность 22,3-25,0 ц зерн.ед/га, отрицательный или нулевой баланс фосфора, положительный калия и бездефицитный баланс гумуса. Средние и высокие дозы минеральных удобрений в зернотравяном и зернотравяно-пропашном севооборотах не обеспечивают планируемого уровня продуктивности, приводят к значительному накоплению фосфора и калия в почве. Высокие дозы минеральных удобрений и внесение навоза в плодосменном севообороте увеличивают продуктивность до 32,7-33,4 ц зерн.ед/га, но не обеспечивают бездефицитный баланс гумуса.
Ключевые слова: удобрения, баланс, питательные вещества, почва, севооборот, система земледелия, оценка.
APPRAISAL OF FERTILIZING SYSTEMS, NUTRIENTS AND HUMUS BALANCES AT CROP ROTATIONS
OF ADAPTIVE-LANDSCAPE AGRICULTURE A.A. Korchagin, N.I. Shushkevich, M.A. Mazirov
Presentation of nutrients and humus balances during 10 year application offertilizers at grey forest soil in Vladimir region. Low doze of the mineral fertilizers and use of manure at grain-grass crop rotation provide 22,3-25,0 c/ha productivity, negative or zero balance ofphosphorous, positive balance ofpotassium and deficit-free balance of humus. Middle and high doze of the mineral fertilizers at the same crop rotations don't provide planning yield level and result accumulation ofpho s-phorous and potassium in soil.
Keywords: fertilizers, balance, nutrients, soil, crop rotation, fertilizing system, appraisal.
Адаптивно-ландшафтная система земледелия - более прогрессивное поколение систем земледелия, вытекающих из экологической парадигмы землепользования. Разработка адаптивно-ландшафтных систем земледелия требует своих подходов к обоснованию применения средств химизации. Пестрота почвенного покрова обязывает рассматривать систему удобрения в приложении к конкретному полю (контуру) или группе полей с однотипным строением генетических горизонтов профиля, т.е. по агроэкологической классификации земель систему удобрения необходимо разрабатывать для одного агроэкологического типа земель, причем она должна охватывать всю временную ротацию возделываемых культур. Только при таком подходе можно полностью учесть и реально использовать характер и интенсивность последействия предшественников, удобрений, других технологических приемов. В тоже время система удобрения является составной частью системы земледелия и только во взаимодействии с другими ее составляющими, в первую очередь с севооборотами, возможно более полное проявление потенциала удобрений.
По общепринятому определению севооборот - это научно-обоснованное чередование культур на каждом поле во времени (ГОСТ 16265-80). С биологической точки зрения значение имеет чередование культур во времени на одном поле (или группы полей) с однородным почвенным покровом, что в практике весьма часто нарушается, так как придается чрезмерное значение чередованию культур в пространстве. Поэтому пестрота почвенного покрова диктует необходимость: выделения полей, контуров, однотипных по всем параметрам основных свойств; подбора культур, сортов, наиболее пригодных для возделывания на той или другой группе по-
лей; составления системы удобрения с учетом биологии минерального питания этих культур и сортов, влияния предшественников, свойств и строения почвенного профиля, гидротермических условий.
Устойчивость биологической системы «почва-удобрения-растения» обеспечивается при соблюдении общих биологических законов, основные из которых применительно к системам земледелия следующие: закон возврата веществ; закон минимума, оптимума, максимума; закон равнозначности, незаменимости факторов роста и развития растений. Конкретным показателем соблюдения биологических законов выступает баланс элементов и веществ в земледелии, характеризующий количественные соотношения прихода и расхода с единицы площади за определенный промежуток времени.
Данные соображения послужили теоретической предпосылкой нашей работы, цель которой дать оценку эффективности систем удобрений в полевых севооборотах. Задачи исследований включали: определение влияния систем удобрений на баланс и динамику питательных веществ и гумуса, а также на продуктивность севооборотов.
Исследования проведены в 1997-2007 гг. в комплексном стационарном опыте на территории Владимирского НИИ сельского хозяйства. Опытный участок расположен в водораздельной части плакорного рельефа с уклоном <10. Почвенный покров представлен комплексом серых лесных почв. Преобладающее место занимают серые лесные почвы (35,6%), серые лесные различной степени оподзоленности (46,6%), а также серые лесные средне-оподзоленные со вторым гумусовым горизонтом (15,3%).
В пяти полевых шестипольных севооборотах (табл. 1) изучали минеральные и органо-минеральные системы удобрений (табл. 2).
1. Схемы севооборотов
№ культур Севооборот
1 2 3 4 5
1 Овес + многолетние травы Овес + многолетние травы Однолетние травы + многолетние травы Однолетние травы + многолетние травы Картофель
2 Многолетние травы 1 г.п. Многолетние травы 1 г.п. Многолетние травы 1 г.п. Многолетние травы 1 г.п. Ячмень
3 Многолетние травы 2 г.п. Многолетние травы 2 г.п. Многолетние травы 2 г.п. Многолетние травы 2 г.п. Занятой пар
4 Ячмень Яровая пшеница Озимая рожь Озимая пшеница Озимая пшеница
5 Черный пар Занятой пар Яровая пшеница Картофель Зернобобовые
6 Озимая пшеница Озимая рожь Овес Яровая пшеница Яровая пшеница
2. Схема применения удобрений
№ куль тур Севообороты
1 2 3 4 5
У ювень интенсивности
низкий низкий низкий средний средний высокий средний высокий высокий высокий
1 - ^30Р50К90 ^30Р50К90 N30^^20 ^30Р6К120 ^30Р80К150 ^30Р50К90 ^30Р60К120 ^20Р80К150 ^40Р30К190
2 - - - - - - - - ^90Р60К100 ^20Р70К150
3 - - - N30 N30 N60 N30 N60 - -
4 - ^30Р30К70 ^30Р50К70 ^60Р60К130 ^60+30Р50К110 ^60+60Р50К110 ^90Р50К90 ^120Р70К100 навоз 60 + N0 навоз 80 +
5 - - - ^30Р30К60 ^60Р50К125 ^20Р80К160 ^90Р60К130 ^120Р90К175 ^60Р60К60 ■^90Р90К90
6 навоз 40 навоз 40 + Ы40 навоз 40 + N30 навоз 40 + N<50 ^60Р60К100 ^80Р60К120 ^90Р60К120 ^120Р90К120 ^90Р60К90 ^20Р60К120
3. Баланс азота, кг/га
Севооборот I II III VI V
Внесено азота с минеральными удобрениями, кг/га 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
0 18 17 40 51 70 59 80 64 87
Приход 381,6 505,1 531,2 660,8 761,5 858,9 813,1 979,6 855,5 1060,6
Расход 380,7 474,8 401,7 434,2 446,8 478,4 440,6 462,4 706,6 777,8
Баланс 0,9 30,3 129,2 226,6 314,7 380,5 372,5 517,2 148,9 282,8
Интенсивность баланса, % 100,2 106,4 132,2 152,2 170,4 179,5 184,5 211,8 121,1 136,3
Ы03 перед закладкой опыта 2,60 2,60 2,60 2,60 2,60 2,60 2,60 2,60 2,60 2,60
Ы03 в конце опыта 1,44 2,67 1,84 6,50 9,84 11,49 4,89 2,47 5,73 6,51
Прирост фактический -1,16 0,07 -0,76 3,90 7,24 8,89 2,29 -0,13 3,13 3,91
В первом и втором севооборотах, в структуре которых 50% составляли пар, однолетние и многолетние травы, системы удобрений рассчитывали на уровни продуктивности 18-22 ц зерн.ед/га, в третьем, четвертом и пятом - на 27-41 ц зерн.ед/га. Через 10 лет в 2006 г. был проведен химический анализ почв по общепринятым методикам ВИУА.
Опытный участок имел следующие агрохимические показатели: реакция среды рНга 5,7, содержание N-N03 2,6 мг, P2O5 12,7 мг, К20 15,4 мг/100 г почвы, что соответствует повышенному содержанию этих элементов. По данным Е.Ю. Милановского (2000), содержание гумуса в пахотном горизонте (0-20 см) составляло 2,10%, в горизонте ^ (2030 см) - 2,84%, в горизонте В (60-70 см) - 0,70%.
Баланс азота складывается из его поступления с органическими и минеральными удобрениями, фиксации из атмосферы бобовыми культурами и за счет свободножи-вущих азотфиксаторов. Расходные статьи: вынос с удобрениями, потери вследствие эрозии почв и с инфильтрацией, газообразные потери в результате денитрификации.
При всех системах удобрения получен положительный баланс азота, который составлял от 0,9 кг/га в первом до 517,2 кг/га в четвертом севооборотах (табл. 3). Высокие суммы прироста азота получены в третьем и в четвертом севооборотах при минеральной системе удобрений. Интенсивность баланса здесь составляла от 170,4 до 211,8%.
Дозы внесения азотных удобрений довольно тесно коррелируют с содержанием нитратного азота К = 0,56. Более высокое содержание нитратов отмечено при ми-
неральной системе удобрений в третьем зернотравяном севообороте - 9, 84 и 11,49 мг/100 г.
Отрицательный баланс фосфора получен в варианте без внесения фосфорных удобрений, что подтверждается фактическим снижением его содержания в почве (табл. 4). Внесение P2O5 18 кг д.в/га обеспечивает бездефицитный баланс в паро-зернотравяном севообороте. Дальнейшее увеличение дозы фосфорных удобрений в других севооборотах приводит к повышению интенсивности баланса до 135,6-271,0%.
Влияние фосфорных удобрений на содержание фосфора в почве было достоверным, но не значительным К = 0,21. Заметный прирост фосфора произошел в третьем и четвертом севооборотах при минеральной системе удобрений. При этом фактические и расчетные величины прироста были близки. При органоминеральной системе удобрений в первом, втором и пятом севооборотах отмечается незначительное увеличение фактического содержания подвижного фосфора в почве, что несколько ниже расчетного.
Расчетный метод баланса калия показал, что без внесения калийных удобрений получен отрицательный баланс, однако, фактически наблюдается его некоторое увеличение (табл. 5). В остальных случаях получен положительный баланс с интенсивностью от 153,5 до 194,5%. Фактический прирост калия ставил от 5,8 до 13,3 мг/100 г.
Применяемые системы удобрений, обеспечивают не только бездефицитный баланс калия, но и значительный прирост его в почве.
4. Баланс фосфора, кг/га
Севооборот I II III VI V
Внесено фосфора с минеральными удобрениями, кг/га 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
0 18 23 30 33 41 37 47 33 39
Приход 45 215 255 315 300 370 330 420 353 420
Расход 188 213 188 190 194 188 160 155 222 222
Баланс -143 2 67 125 106 182 170 265 131 198
Интенсивность баланса, % 23,9 100,9 135,6 165,8 154,6 196,8 206,2 271,0 159,0 189,2
Р205 перед закладкой опыта 12,7 12,7 12,7 12,7 12,7 12,7 12,7 12,7 12,7 12,7
Р205 в конце опыта 10,8 13,8 12,6 13,5 21,3 17,4 18,3 21,3 13,6 15,0
Прирост фактический -1,9 1,1 -0,1 0,8 8,6 4,7 5,6 8,6 0,9 2,3
Прирост расчетный -4,8 0 2,2 4,2 3,5 6,1 5,7 8,8 4,4 6,6
5. Баланс калия, кг/га
Севооборот I II III VI V
Внесено калия с минеральными удобрениями, кг/га 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
0 31 31 59 74 75 70 82 64 72
Приход 156 436 436 686 665 680 630 735 778 914
Расход 254 284 302 300 443 430 440 431 451 470
Баланс -98 152 134 386 222 250 190 304 327 440
Интенсивность баланса, % 63,7 153,5 144,4 228,7 150,1 158,1 143,2 170,5 172,5 194,5
К20 перед закладкой опыта 15,4 15,4 15,4 15,4 15,4 15,4 15,4 15,4 15,4 15,4
К20 в конце опыта 19,6 23,3 21,2 25,1 24,9 22,5 22,5 23,3 25,0 28,7
Прирост фактический 4,2 7,9 5,8 9,7 9,5 7,1 7,1 7,9 9,6 13,3
Прирост расчетный -3,3 5,1 4,5 12,9 7,4 8,3 6,3 10,1 10,9 14,5
6. Баланс гумуса, кг/га
Севооборот I II III VI V
Внесено №К, кг/га 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
0 68 71 129 158 187 165 208 162 198
В т.ч. навоза, т/га 4,4 4,4 4,4 4,4 0 0 0 0 6,7 8,9
Приход 7669 7944 7815 7552 5991 5923 5094 5106 6832 7795
Расход 5002 5988 4535 4539 4230 4382 3962 3808 7833 8267
Баланс 2667 1956 3280 3013 1761 1541 1132 1298 -1001 -472
Перед закладкой опыта, % 2,10 2,10 2,10 2,10 2,10 2,10 2,10 2,10 2,10 2,10
В конце опыта 2,58 2,71 2,76 2,79 2,33 2,50 2,20 2,62 2,03 2,02
Прирост фактический 0,48 0,61 0,66 0,69 0,23 0,40 0,10 0,52 -0,07 -0,08
Прирост расчетный 0,11 0,08 0,14 0,18 0,07 0,06 0,05 0,05 -0,04 -0,02
Баланс гумуса проводили по методике, предложенной А.М. Лыковым (1979). Баланс гумуса рассчитывался как разность между статьями его прихода (гумификация пожнивно-корневых остатков и органических удобрений) и расхода (минерализация при возделывании сельскохозяйственных культур, парование полей). Потери гумуса определяли по выносу азота урожаем сельскохозяйственных культур (табл. 6).
Двухгодичное возделывание многолетних бобовых трав обеспечивает положительный баланс гумуса. Более благополучно он складывается в первом и втором севооборотах при органоминеральной системе удобрений. Расчетный баланс гумуса составил от 1956 до 3280 кг/га. В третьем и четвертом севооборотах, при минеральной системе удобрений прирост гумуса был меньше - от 1132 до 1761 кг/га, особенно в четвертом севообороте, где возделывали картофель. В пятом плодосменном севообороте получен отрицательный баланс, даже при внесении органических удобрений - от -472 до -1001 кг/га.
Планируемый уровень продуктивности получен в 1 и 2 зернотравяных севооборотах при низком и среднем уровнях интенсивности - 22,3-25,0 ц зерн.ед/га. В третьем и четвертом севооборотах планируемый уровень продуктивности не был достигнут, а применяемая система
минеральных удобрений даже уступала органоминеральной - 18,8-22,6 ц зерн.ед/га.
В пятом севообороте продуктивность составила 32,733,4 ц зерн.ед/га. Низкий уровень удобрений в первом и втором севооборотах не обеспечивает однородной продуктивности по всей площади опыта, что свидетельствует о пестроте почвенного плодородия. В третьем и четвертом севооборотах уровень продуктивности не соответствует запланированному, что говорит о несбалансированности данных систем удобрений. Косвенным свидетельством чему служит значительное накопление питательных веществ в почве. В пятом севообороте достигнута относительная однородность на всем пространстве опыта, но получен отрицательный баланс гумуса.
Таким образом, системы удобрений для адаптивно-ландшафтных систем земледелия должны учитывать: 1) Комплексность почвенного покрова; 2) Соответствие уровня интенсивности удобрений структуре севооборотов; 3) Сбалансированность элементов питания в отношении сельскохозяйственных культур; 4) Обеспеченность почвы элементами питания и их прогнозируемые изменения; 5) Экологические последствия применения удобрений.
