CC BY
25
УДК 631.41:631.51:631.82:633.358
ПИЩЕВОЙ РЕЖИМ ПОЧВЫ ПОД ГОРОХОМ В ЗАВИСИМОСТИ ОТ СПОСОБА ЕЕ ОБРАБОТКИ И ДОЗ МИНЕРАЛЬНЫХ УДОБРЕНИЙ
Е.Г. Котлярова, д.с.-х.н., С.М. Лубенцов, к.с.-х.н.
Белгородский ГАУ им. В.Я. Горина, e-mail: [email protected], [email protected]
Изучено влияние основной обработки почвы и минеральных удобрений под горох на пищевой режим чернозема типичного. Установлено, что в отличие от ресурсосберегающих способов обработки вспашка способствовала выравниванию содержания элементов минерального питания по слоям почвенного профиля. Ко времени уборки урожая произошло увеличение содержания лег-когидролизуемого азота по всем изучаемым слоям и вариантам - до 156-209 мг/кг почвы. Содержание подвижного фосфора уменьшалось особенно по вспашке (на 80-110 мг/кг). Динамика содержания обменного калия зависела от варианта сочетания способа обработки и удобрений. Уменьшение элемента отмечалось по вспашке с применением удобрений и по нулевой обработке на фоне их двойной дозы, стабилизация - по мелкой обработке при применении удобрений и на нулевой обработке при использовании удобрений в расчетной дозе. Наибольший урожай зерна гороха в опыте получен на вспашке, максимальный - при дозе N50P70K40 - 2,71 т/га. Использование мелкой и нулевой обработок почвы привело к существенному снижению урожайности (на 12-40%) на всех вариантах применения удобрений.
Ключевые слова: горох, обработка почвы, минеральные удобрения, азот, фосфор, калий, урожайность.
SOIL NUTRITION REGIME FOR PEA CULTIVATION IN DEPENDENCE OF SOIL TREATMENT SYSTEM AND MINERAL FERTILIZER DOZES
Dr. Sci. E.G. Kotlyarova, PhD. S.M. Lubentsov
Belgorod State Agrarian University named after V. Ya. Gorin, e-mail: [email protected], [email protected]
The influence of tillage methods and fertilizers under peas on a _ food mode of Chernozem typical was studied. It is found that in contrast to the resource-saving processing methods plowing contributed to the alignment of the mineral nutrient content through layers of soil profile. By the time of harvest there was an increase in the content of light-hydrolyzing nitrogen throughout all the studied layers and options - to 156-209 mg/kg of soil. The content of mobile phosphorus decreased; with plowing to a greater extent (on 80-110 mg/kg). Dynamics of the exchange potassium content was dependent on combinations of tillage method and doses of fertilizers. The reduction of the element was observed under plowing with application of fertilizer and No-till on background double-dose of fertilizers, stabilization - under mini-till with fertilizers and No-till when using fertilizers in the calculated dose. The highest yield of grain pea in the experiment was obtained at plowing, the maximum at the dose of mineral _ fertilizers N50P70K40 - 2.71 t/ha. Using of mini- and No-till resulted in a significant yield reduction (at 12-40%) on all variants of fertilizer use.
Keywords: pea, sol tillage, mineral fertilizers, nitrogen, phosphorus, potassium, yield.
В современном земледелии приоритетным остается вопрос получения продукции с использованием энергосберегающих технологий, в том числе минимальной и нулевой обработок почвы. В зависимости от выбора способа основной обработки почвы должна изменяться и система применения удобрений, поскольку эти факторы оказывают непосредственное влияние на содержание в почве питательных веществ в виде усвояемых растениями соединений в достаточном количестве. Наибольшее значение для формирования урожая имеют такие элементы, как азот, фосфор и калий. Обработка
почвы ускоряет процессы нитрификации, происходящие в ней, в результате чего азот становится доступным для растений. Но наряду с этим нитратные формы азота становятся подвижными вследствие потери связи с почвенно-поглощающим комплексом и легко мигрируют с почвенным раствором по профилю, что нередко приводит к их вымыванию из почвы. Обработка почвы также оказывает влияние и на содержание в почвенном профиле подвижного фосфора и обменного калия.
По результатам длительных наблюдений С.В. Рымаря [1] установлено, что наиболее благоприят-
ные условия для минерализации элементов питания растений создаются по вспашке на глубину 20-22 см, нежели по плоскорезной обработке. Работами А.М. Пестрякова [2] установлено, что содержание легкогидролизуемого азота, подвижного фосфора и обменного калия было выше при использовании комбинированных систем обработки почвы, включавших глубокую вспашку. Исследования А.В. Румянцева и Л.В. Орловой [3] указывают на накопление подвижного фосфора и обменного калия в поверхностном слое почвы при минимальных и нулевых обработках. С.Н. Шевченко и В.А. Корчагин [4] не отмечают ухудшения пищевого режима при переходе к минимальным системам обработки почвы. В работах В.В. Никитина и С.И. Попова [5] содержание азота в пахотном слое почвы на удобренных вариантах практически не зависело от выбора способа ее обработки (вспашки, безотвальной и минимальной), а вот в нижележащих слоях больше всего азота было по вспашке. Кроме этого, распределение Р2О5 и К2О на вспашке было более равномерным, нежели при остальных вариантах обработки: наибольшее содержание при этом отмечено в слое 0-10 см. В то же время результаты исследований В.И. Турусова и его коллег [6] показали, что механические обработки почвы (отвальная, безотвальная, плоскорезная) не влияли на изменение содержания легкогидролизуемого азота, общего фосфора и калия. Наибольший эффект взаимодействия обработки почвы и применения удобрений в условиях юго-востока Центрального Черноземья достигался при отвальной системе обработки почвы на глубину 20-22 и 25-27 см. Имеющиеся противоречивые мнения исследователей по вопросам влияния способов обработки почвы и доз минеральных удобрений на показатели почвенного плодородия не позволяют сделать однозначные выводы об эффективности их использования.
Цель исследований - изучение влияния минеральных удобрений и их доз в сочетании с различными способами основной обработки почвы на характер пищевого режима чернозема типичного под горохом - зернобобовой культурой способной утилизировать азот атмосферы в условиях юго-западной части ЦЧЗ.
Исследования проводили в течение 2010, 2011 и 2013 гг. на базе ООО «Пчелка» Ивнянского района Белгородской области. Сумма средних суточных температур за период активной вегетации растений колебалась в пределах 2450-2600°С. Район характеризуется достаточно высокой влагообеспеченно-стью: сумма осадков за период вегетации составляет 270-280 мм. Почва опытного участка - чернозем типичный среднемощный среднегумусный тяжелосуглинистый. Содержание гумуса 5,35%; степень насыщенности почв основаниями около 90%; рНКа 5,9-6,4; содержание подвижного фосфора и калия (по Чирикову), соответственно, 190 и 142 мг/кг.
В опыте изучали три способа основной обработки почвы: 1. Вспашка на глубину 24-25 см плугом ПЛН 3-35; 2. Мелкая обработка почвы на глубину 10-12 см дисковой бороной БДМ 4х4; 3. Нулевая обработка почвы. Кроме этого изучали три варианта применения минеральных удобрений: 1. Контроль - без удобрений; 2. Расчетная доза минеральных удобрений на планируемую урожайность 3,5 т/га -К50Р70К40; 3. Двойная доза - К100Р140К80. Все работы проводили в зернопропашном севообороте: горох, озимая пшеница, кукуруза на зерно, ячмень. Почвенные пробы отбирали в слоях 0-10, 10-20, 20-40 см в момент посева и уборки гороха. Анализ почвы проводили по следующим показателям: азот легкогид-ролизуемый (ГОСТ 26488-85), подвижный фосфор и обменный калий - по Чирикову (ГОСТ 26204-94).
Усвояемые растениями соединения минерального азота (в основном это аммиачный и нитратный азот) очень подвижны, т.к. легко диссоциируют в почвенном растворе и свободно мигрируют по почвенному профилю с нисходящими и восходящими токами воды. Кроме этого, их количество в почве сильно колеблется вследствие протекающих в ней биологических процессов. Поэтому говорить о степени обеспеченности растений аммиачным и нитратным азотом можно только на момент отбора проб. Большая часть почвенного азота находится в органической форме и становится доступной для растений лишь после процессов минерализации органического вещества. Содержание минерального азота в почве нестабильно и зависит от многих факторов: нитратный азот может вымываться в грунтовые воды, а аммонийный - улетучиваться в атмосферу. Поэтому для характеристики степени обеспеченности почв определяют содержание в ней легко-гидролизуемого азота, который в короткий период может перейти в доступную для растений форму.
Результаты. Установлено [7], что эффективность азотных удобрений зависит от их дозы, способа внесения и глубины заделки. Наши наблюдения за содержанием легкогидролизуемого азота в почве на момент посева показали, что без внесения удобрений в слое 0-10 см наибольшее его содержание отмечено при нулевой обработке почвы - 176 мг/кг, а при вспашке и мелкой обработке - соответственно 160 и 161 мг/кг (рис. 1). В слое 10-20 см происходит выравнивание содержания по всем вариантам: 153156 мг/кг, а вот в слое 20-40 см наибольшее содержание легкогидролизуемого азота отмечено при мелкой обработке - 160 мг/кг, в то время как на вспашке и нулевой обработке - 148 и 147 мг/кг.
При внесении минеральных удобрений содержание легкогидролизуемого азота по всем вариантам обработки почвы находилось примерно на одинаковом уровне (143-177 мг/кг). Чуть ниже (143-150 мг/кг) его содержание было отмечено при нулевой обработке почвы с расчетной дозой удобрений.
Рис. 1. Содержание легкогидролизуемого азота в почве в период посева
Глубокая обработка почвы выравнивает содержание данного элемента питания по слоям с сохранением минимальной дифференциации. Без обработки почвы снижение содержания азота с глубиной более заметно и только при двойной дозе удобрений происходит выравнивание содержания по слоям почвы. При мелкой обработке дифференциация более выражена с превышением, особенно в верхнем 0-10 см слое, как при расчетной, так и при двойной дозах удобрений.
К уборке произошло увеличение содержания легкогидролизуемого азота по всем изучаемым слоям и вариантам опыта до 156-209 мг/кг, что свидетельствует о способности к азотфиксации и замечательном свойстве бобовых, в том числе и гороха, обеспечивать азотом не только себя, но и последующие культуры севооборота (рис. 2). Однако четко прослеживается тенденция к дифференциации содержания легкогидро-лизуемого азота по слоям почвенного профиля. Так, в слое 0-10 см по всем способам обработки почвы оно было примерно на одном уровне: 195-201, 198-204 и 190-209 мг/кг соответственно при вспашке, мелкой и нулевой обработках почвы. В слое 10-20 см произошло снижение его содержания, причем большее при отказе от обработки - на 14-25 мг/кг, в то время как при глубокой и мелкой обработках оно соответственно составило 9-15 и 6-15 мг/кг. В слое 20-40 см на вспашке и мелкой обработке почвы отмечено одинаковое содержание легкогидролизуемого азота: 170-179 мг/кг в обоих случаях, а вот при нулевой его содержание снизилось до 161-156 мг/кг.
Рис. 2. Содержание легкогидролизуемого азота в почве в период уборки
Описанная тенденция распределения легкогидролизуе-мого азота по слоям почвы во многом зависит от распределения корневой массы, в том числе и клубеньков, по профилю пахотного слоя. На это указывает и К.Н. Чернявский [8]. В его исследованиях наиболее равномерное распределение корневой системы гороха по слоям почвы наблюдалось при вспашке. При безотвальной обработке наибольшая их масса развивалась в слое 0-20 см, а при мелкой - в слое 0-10 см.
Применение различных доз удобрений не оказало значительного влияния на изменение содержания легкогидролизуе-мого азота по всем вариантам обработки почвы и исследуемым слоям.
Горох - фосфоролюбивая культура. Так, если вынос фосфора одной тонной основной продукции с соответствующим количеством побочной у зерновых культур составляет 12-15 кг, то у гороха он равен 16-20 кг [9]. Анализ наших данных свидетельствует, что к моменту посева вне зависимости от способа основной обработки почвы наблюдается единая тенденция снижения содержания подвижного фосфора с глубиной (рис. 3). Причем, если при вспашке его содержание оправданно увеличивается с увеличением дозы удобрений, то при использовании ресурсосберегающих обработок трудно выявить какую-либо закономерность содержания элемента в зависимости от количества вносимых удобрений, тогда как характер влияния данных обработок сходен.
Например, в слое 0-10 см при использовании ресурсосберегающих обработок, как и на вспашке, наибольшее содержание Р2О5 отмечено при двойной дозе. Следует отметить, что при нулевой обработке его значение максимально -
Рис. 3. Содержание подвижного фосфора в почве в период посева
331 мг/кг и достоверно превысило данный показатель на вспашке на 65 мг/кг (НСРо5 = 19 мг/кг). При мелкой обработке почвы содержание подвижного фосфора примерно такое же, как и на вспашке, и составило 265 мг/кг. При этом нет отличий между контролем и расчетной дозой на всех вариантах обработки почвы, чего нельзя сказать о двойной, при которой установлено существенное превышение - на 50, 46 и 93 мг/кг (НСРо5 = 27 мг/кг) соответственно при вспашке, мелкой и нулевой обработках почвы. В слое 10-20 см наибольшее содержание Р2О5 при ресурсосберегающих обработках отмечено в варианте без удобрений (225 мг/кг при мелкой и 265 мг/кг при нулевой обработках), наименьшее -при расчетной дозе (165 и 195 мг/кг соответственно). В слое 20-40 см с увеличением доз удобрений происходит снижение содержания Р2О5 со 179 до 127 мг/кг при мелкой и со 186 до 175 мг/кг при нулевой обработках. При этом при мелкой обработке почвы оно более значительно.
Таким образом, к моменту посева на вспашке происходит более равномерное предсказуемое распределение подвижного фосфора по слоям почвы в зависимости от дозы удобрений. При использовании ресурсосберегающих обработок, наоборот, хаотичное распределение данного элемента по слоям почвы вне всякой связи с количеством удобрений указывает на отсутствие их влияния с глубиной, но аналогичный характер этого распределения - на сходное влияние самих обработок.
К уборке произошло снижение содержания подвижного фосфора по всем вариантам (рис. 4). Наибольшее снижение отмечено на вспашке в верхнем слое почвы: на 83-122 мг/кг в зависимости от доз удобрений; немного меньше - в слое 10-20 см: на 83-111 мг/кг, а вот в слое 20-40 см снижение составило 75-99 мг/кг.
Рис. 4. Содержание подвижного фосфора в почве в период уборки
Использование ресурсосберегающих способов обработки почвы уменьшало степень снижения подвижного фосфора. Так, в 0-40 см слое снижение на вспашке составило 80110 мг/кг в зависимости от фона удобренности, в то время как при мелкой и нулевой -соответственно на 43-77 и 32116 мг/кг. Очевидно, при глубокой отвальной обработке создаются благоприятные условия для выноса фосфора с урожаем. Корреляционный анализ показал положительную связь между выносом фосфора урожаем исследуемой культуры и его убылью из почвы в средней степени (г = 0,36).
Для роста и развития различные растения требуют определенное количество калия: одни меньше, другие больше. Так, для формирования 1 т основной продукции при соответствующем количестве побочной гороху требуется 30-37 кг калия [9]. Недостаток данного элемента питания растений негативно сказывается на величине и качестве будущего урожая.
Содержание калия в почвах больше, нежели фосфора, и зависит от ее гранулометрического состава и почвообразу-ющей породы. По данным В.Г. Минеева [10], черноземные почвы характеризуются высокой обеспеченностью подвижным калием вследствие больших его запасов в материнской породе. Согласно данным агрохимического анализа почвы опытного участка содержание обменного калия перед началом проведения исследований составляло 142 мг/кг, что соответствует высокому его содержанию.
В наших исследованиях при посеве содержание обменного калия было максимальным в 010 см слое почвы по всем вариантам опыта и находилось в пределах 178-278 мг/кг (рис. 5).
Рис. 5. Содержание обменного калия в почве в период посева
Рис. 6. Содержание обменного калия в почве в период уборки
Минеральные удобрения, дозы (фактор В) Способы основной об работки почвы (фактор А)
вспашка (контроль) мелкая нулевая
2,38 1,73 1,50
^50Р70К40 2,71 1,94 1,64
^00Р140К80 2,55 2,25 1,86
НСР05 фактор А 0,47
НСР05 фактор В, АВ 0,10
Исключением была вспашка без применения минеральных удобрений, где в слое 0-10 см отмечено наименьшее содержание обменного калия (82 мг/кг), а наибольшее - в слое 10-20 см (126 мг/кг). При увеличении глубины отбора проб отмечается снижение содержания калия на всех вариантах до 155-88 мг/кг в слое 10-20 и до 124-67 мг/кг в слое 20-40 см.
Необходимо отметить, что на вспашке данное снижение происходит более равномерно по исследуемым слоям почвы, нежели при ресурсосберегающих способах обработки. В последнем случае происходит концентрация обменного калия в верхнем слое почвы (0-10 см) и резкое снижение в нижележащих слоях. Данный факт, скорее всего, связан с тем, что внесенный с удобрениями калий концентрируется в 0-10 см слое почвы, поскольку в первом случае проводимая мелкая обработка не затрагивает нижние слои почвенного профиля, а во втором она и вовсе отсутствует. А как известно, миграция калия по почвенному профилю затруднена вследствие его связи с почвенно-поглощающим комплексом.
К уборке культуры описанная выше тенденция по распределению
обменного калия по почвенному профилю в зависимости от изучаемых факторов сохранилась, в том числе и на вспашке без удобрений (рис. 6). А вот при отсутствии обработки почвы без удобрений произошло относительное выравнивание в слоях почвы 10-20 и 20-40 см, соответственно 170 и 157 мг/кг.
К уборке на вспашке без внесения минеральных удобрений в слое 0-10 см произошло увеличение содержания обменного калия на 64%, а при внесении - снижение, причем большее (на 34 мг/кг) при расчетной дозе. Это может быть связано с меньшей урожайностью без применения удобрений (2,38 т/га), в то время как при их внесении урожайность увеличилась и в большей степени при расчетной дозе 2,71 т/га (таблица). В слое 10-20 см произошло снижение содержания обменного калия на 7, 27 и 29 мг/кг соответственно без внесения удобрений, при расчетной и двойной дозах. В слое 20-40 см наблюдается стабилизация содержания калия в первых двух вариантах применения удобрений, а в третьем -снижение на 19 мг/кг.
Отсутствие удобрений при мелкой обработке почвы снизило содержание калия во всех изучаемых слоях почвы на 46, 37 и 52 мг/кг. Внесение удобрений привело к его стабилизации, очевидно, за счет компенсации выноса применением минеральных удобрений.
В третьем варианте обработки почвы без удобрений наблюдается увеличение содержания калия относительно его содержания перед посевом на 27, 27 и 48 мг/кг, соответственно в слое 0-10, 10-20 и 2040 см. Данный факт связан с низкой урожайностью гороха (1,50 т/га), а за счет деятельности почвенных микроорганизмов и постоянно происходящих процессов в почве, связанных с
трансформацией элементов минерального питания растений, и произошло такое увеличение. Очевидно в результате пролонгированного разложения растительных остатков предшественника (ячмень).
При внесении удобрений в верхнем 0-10 см слое наблюдалось снижение содержания обменного калия, причем больше при двойной их дозе: на 107 мг/кг, против 13 мг/кг при расчетной. В нижележащих слоях почвы расчетная доза удобрений стабилизировала вынос, а при двойной произошло снижение на 25 мг/кг в слое 10-20 и на 12 мг/кг в слое 20-40 см.
Очевидно выявленные особенности пищевого режима под посевами гороха во многом обусловили уровень его урожайности в зависимости от изучаемых факторов. Наибольшая урожайность без удобрений получена на варианте вспашки. Проведение мелкой обработки почвы привело к существенному ее снижению - на 0,65 т/га; отказ от обработки почвы - к получению наименьшей урожайности: по сравнению с контролем она была ниже на 37,0%. Удобрения способствовали существенному увеличению урожайности относительно неудобренных вариантов на всех способах обработки почвы. Тем не менее, использование различных доз минеральных удобрений не позволило на мелкой и нулевой обработках достичь урожайности, полученной в контроле: при дозе ^0Р70^0 она была ниже соответственно на 18,5 и 31,1%, при К100Р140К80 - на 5,5 и 21,8%.
Таким образом, глубокая отвальная обработка почвы способствовала выравниванию содержания легкогидролизуемого азота по слоям с сохранением минимальной дифференциации. Ко времени уборки урожая произошло увеличение его содержания по всем изучаемым слоям и вариантам опыта - до 156-209 мг/кг с сохранением тенденции уменьшения содержания элемента с
глубиной почвенного профиля. Распределение подвижного фосфора по слоям почвы к моменту посева на вспашке происходило относительно равномерно, а при использовании ресурсосберегающих обработок - без определенной закономерности. На момент уборки урожая наблюдалось снижение содержания подвижного фосфора: в большей степени по вспашке - на 80-110 мг/кг (в зависимости от дозы удобрений), в меньшей -при ресурсосберегающих способах обработки: на 43-77 и 32-116 мг/кг соответственно при мелкой и нулевой. В период посева отмечалось увеличение содержания обменного калия в верхнем 0-10 см слое при снижении интенсивности обработки, особенно при двойной дозе удобрений, и затем - резкое снижение его содержания в нижележащих слоях в отличие от вспашки, при которой снижение содержания К2О с глубиной происходило более равномерно. К периоду уборки по глубокой отвальной обработке с применением удобрений наблюдается снижение содержания калия. Аналогичная тенденция установлена при использовании двойной дозы минеральных удобрений на нулевой обработке. Применение удобрений по мелкой обработке и их использование в расчетной дозе на нулевой обработке приводило к стабилизации содержания обменного калия в почве на момент уборки урожая гороха. Выявленные особенности пищевого режима под посевами гороха во многом обусловили уровень урожайности культуры. Наибольший урожай зерна гороха в опыте был получен на вспашке, максимальный - при дозе минеральных удобрений Ы50Р70К40 - 2,71 т/га. Использование мелкой и нулевой обработок почвы привело к существенному снижению урожайности (на 12-40%) на всех вариантах применения удобрений.
Литература
1. Рымарь С.В. Длительное применение основной обработки и плодородие чернозема обыкновенного // Земледелие, 2007, № 3. - С. 22-23.
2. Пестряков А.М. На принципах разноглубинности и многовариантности // Земледелие, 2007, № 2. - С. 19-21.
3. Румянцев А.В., Орлова Л.В. Влияние ресурсосберегающих технологий на плодородие почвы // Земледелие, 2005, № 2. - С. 22-23.
4. Шевченко С.Н., Корчагин В.А. Ресурсосберегающая технология обработки почвы на черноземах Среднего Поволжья // Земледелие, 2008, № 3. - С. 26-27.
5. Никитин В.В., Попов С.И. Флуктуация элементов питания удобрений при разных способах основной обработки почвы // Белгородский агромир, 2011, № 1 (61). - С. 26-29.
6. Турусов В.И., Новичихин А.М., Гармашов В.М., Гаврилова С.А. Изменение потенциального плодородия чернозема при различных способах основной обработки почвы // Земледелие, 2013, № 7. - С. 12-14.
7. Державин Л.М., Колокольцева И.В., Яковлева Т.А. Сохранение и повышение плодородия почв земель сельскохозяйственного назначения - основа обеспечения продовольственной безопасности России / Проблемы борьбы с засухой: сборник научных трудов. - Ставрополь: Изд-во СтГАУ «АГРУС», 2005, Т. 2. - С. 112-118.
8. Чернявский К.Н. Способы обработки почвы и удобрения под горох, выращиваемый в зернопропашном севообороте на юго-западе Центрально-Черноземной зоны: дисс. к.с.-х.н. - Белгород, 2007. - 139 с.
9. Технология производства продукции растениеводства / Под ред. проф. Г.Г. Гатаулиной. - 2-е изд., перераб. и доп. - М.: КолосС, 2007. - 528 с.
10. Минеев В.Г. Агрохимия. - М.: МГУ, 1980. - 56 с.
