CC BY
9случае было применено 17 кг/га, во втором - 109 кг/га ЫРК. Доля Нечерноземной зоны в производстве зерна в целом по стране в эти годы составила 12%, тогда как возможно довести этот показатель до 20-22%.
7. Урожайность зерновых культур в регионах Нечерноземной зоны в зависимости от применения минеральных _удобрений (2016-2017 гг.)_
Внесено NPK, кг/га Урожайность, ц/га Число регионов
46 16,4 9
51 22,5 8
69 27,9 3
94 35,3 6
В среднем по зоне 63 26,7 23
Заключение. Результаты исследования показали, что крайне низкий уровень применения минеральных и органических удобрений, наблюдаемый в настоящее время, негативно повлиял на уровень агрохимических показателей плодородия почв Нечерноземной зоны, который был создан в период интенсивной химизации сельского хозяйства. При инерционном развитии АПК следует ожидать к 2030 г. дальнейшее снижение продуктивности пашни примерно на 3 ц/га. Оптимистичный сценарий развития даст возможность увеличить содержание фосфора и калия до значений, близких к
оптимистичным, что позволит без внесения удобрений получить урожайность озимой пшеницы около 26 ц/га, т.е. такую же как в среднем по зоне в 2016-2017 гг. с применением 63 кг/га ЫРК. Внесение 60 кг/га азота позволит довести урожайность озимой пшеницы до 3536 ц/га. В настоящее время доля Нечерноземной зоны в производстве зерна в целом по стране составляет 12%, тогда как имеется возможность довести этот показатель до 20-22%.
Литература
1. Распределение земельного фонда сельскохозяйственных угодий РСФСР по группам почв. - М.: МСХ РСФСР, 1989. -184 с.
2. Региональные нормативы окупаемости минеральных удобрений прибавкой удобрений зерновых культур. - М.:ВНИИА, 2016.-115 с.
3. Шафран С.А. Динамика плодородия почв Нечерноземной зоны и его резервы// Агрохимия. - 2016. - №8. - С. 3-11.
4. Сычев В.Г., Шафран С.А. Агрохимические свойства почв и эффективность минеральных удобрений. - М.:ВНИИА. -2013.-296 с.
5. Прогноз потребности и платежеспособного спроса сельского хозяйства Российской Федерации на минеральные удобрения до 2020 года. - М.: ВНИИА, Россельхозакадемия, 2011. -52 с.
FORECAST OF TOE FERTILITY OF SOILS OF THE NONCHERNOZEM BELT DEPENDING ON THE LEVEL OF USING FERTILIZERS
V.G. Sychev, S.A. Shafran PryanishnikovInstitute of Agrochemistry, Pryanishnikova uL 31A, 127550 Moscow, Russia
The data on the change of agrochemical indicators of soil fertility in the Nonchernozem zone for 2030, depending on the intensity of fertilizer use, are presented. The estimation of the predicted levels of arable land productivity is given on the example of winter wheat. It is shown that under the inertial scenario of the development of the AIC by 2030, we should expect a decrease in the content of mobile phosphorus by 13 mg/kg, and potassium up to 86 mg/kg, which will result in a shortage of winter wheat yield of about 0.3 t/ha The optimistic scenario will allow transforming the content of mobile phosphorus to a higher level of content in soil, which will make it possible to increase the yield of winter wheat withoutfertilizing up to 2.6 t/ha, and adding 60 kg/ha of nitrogen to 3.5-3.6 t/ha. Key words: soil fertility, nutrition balance, agrochemical indicators, productivity, winter wheat.
ПОТЕРИ И ВОЗВРАТ ВЛАГИ И ХИМИЧЕСКИХ ВЕЩЕСТВ В АЛЛЮВИАЛЬНОЙ ПОЧВЕ
Н.А. Муромцев1, (кс.-х./и, Ю.И. Сухарев2, д.т.п., Е.А. Пивень3, к.м.н.
к.б. Анисимов1, Н.А. Семёнов4, д.б.н.
1фгбну «Почвенный институт имени В.В. Докучаева», 119017, Москва, Пыжевский пер., д. 7, стр. 2 2ргау-мсха им. К.а. Тимирязева, 127550, г. Москва, ул. Тимирязевская, д. 49 3Российский университет дружбы народов, 117198, г. Москва, ул. Миклухо-Маклая, д. 8
4Институт кормов им. В.Р. Вильямса, 141055, Московская область, г. Лобня, Научный городок, корпус. 1 vodoem@mail.ru
Рассмотрены особенности вымывания (выноса) химических веществ из аллювиальной почвы с инфильтрацией и возврат из грунтовых вод при их испарении. Показано, что в годовом цикле больше всего вымывается кальция -192-207 кг/га. С капиллярным поднятием грунтовых вод возвращается в почву (% от выноса): кальция (79-77), цинка (82-13), марганца (65-44), калия (50-44) и магния (54-25).
При увеличении дозы азотных удобрений от Ni80 до N480 (в форме нитратных удобрений и мочевины) потери всех исследованных химических элементов весьма существенно возрастают: в 1,5-6,0 раз - общего азота, 3,5-8,0 - нитратного азота и в 1,2-2,7 раза - других химических элементов. Возрастание нитратной формы азотных удобрений в пределах Ni80-N480 обусловливает большие потери кальция, калия, общего азота и нитратного азота из слоя 0-35 см, а магния - из слоя 0-70 см, потери фосфора из обоих слоев примерно одинаковы.
Ключевые слова: лизиметры, удобрения, грунтовые воды, инфильтрация, испарение грунтовых вод, зона аэрации, капиллярная кайма.
Б01: 10.25680/819948603.2019.107.08
Внутрипочвенный обмен влагой и химическими веществами, обусловленный нисходящим (инфильтрацией, I) и восходящим (испарение грунтовых вод, К) потоками влаги, является важнейшим гидрофизическим и гидрохимическим процессом. От соотношения двух разнонаправленных потоков влаги и химических веществ зависят тип водного режима, особенности формирования влаги и химических веществ в почвах, а также их эффективное плодородие. Потери химических веществ с инфильтрационными потоками влаги из почв очень велики и значительно лучше изучены, чем компенсация этих потерь за счет химических веществ грунтовых вод. В связи с определенными трудностями экспериментального определения инфильтрации, особенно, подпитывания грунтовыми водами (ГВ), информация в научной литературе по данной проблеме ограничена и явно недостаточна для обобщений.
Методика. Инфильтрацию и подпитывание почвы грунтовыми водами, вынос и возврат химических веществ исследовали с помощью лизиметров Почвенного института им. В.В. Докучаева, ВНИИГиМ и Института кормов им. В.Р. Вильямса [1, 3, 7]. Полигон с лизиметрами расположен на опытном участке Института кормов, в массиве поля с набором различных семян многолетних трав. Водный режим почвы в лизиметрах поддерживали на уровне 0,75 НВ.
Соотношение элементов водного баланса, процессы вымывания и возврата химических элементов рассмотрены с использованием данных, полученных в лизиметрах с мощностью почвенного профиля (зоны аэрации - ЗА) 130 см; интенсивность и объемы потерь химических веществ в зависимости от вида азотных удобрений и доз их внесения - с использованием лизиметров с мощностью почвенного слоя 35 и 70 см. Содержание химических веществ в инфильтратах и грунтовых водах определяли с использованием обычных в почвоведении аналитических методов [4, 5].
Исследования проводили на аллювиальной луговой суглинистой глееватой почве с признаками оглеения с глубины 47-50 см. Почва в слое 0-50 см характеризуется средними значениями общей порозности, плотности, наименьшей влагоемкости и влажности завядания, соответственно, 47,2%, 1,13 г/см3, 28,7% и 7,7%. Уровень грунтовых вод (УГВ) в межсезонный период составляет 170-190 см, а весной и осенью - 130-150 см.
Результаты и их обсуждение. Соотношение элементов водного баланса аллювиальных почв под злаковым травостоем приведено в таблице 1. Видно, что различные условия атмосферного увлажнения обусловливают существенные различия в инфильтрации, испарении ГВ и других элементах водного баланса.
Калия из аллювиальной почвы теряется без орошения и при орошении, соответственно, 1,4 и 1,2 кг/га хотя сами значения выноса весьма невелики. Потери всех других химических элементов (кальций, магний, цинк и марганец) при орошении значительно выше, чем без орошения.
В годовом цикле больше всего выносится кальция -192-207 кг/га из аллювиальной почвы. Эти данные значительно превышают объемы выноса кальция из аллювиальных почв Москворецкой поймы [2]. При этом из почвы вымывание происходит главным образом в вегетационный период. По объему выноса химические эле-
менты образуют убывающий ряд: кальций - магний -марганец - калий - цинк.
1. Соотношение элементов водного баланса аллювиальной почвы (по многолетним данным) Культура: ежа сборная + овсяница луговая + тимофеевка.
Условия увлажнения
Среднемного-летние значения
Средневлаж-ные годы
Урожай сухой массы, г/м2
1123
1152
Осадки, и поливы, мм
484,9
565,3
Ин-фильтра-ция, (I), мм
173,6
192,1
±Д \¥
-4.9
-0.3
Расход ГВ, (К),
мм
123,0
110,2
Суммарное испарение, мм
439,2
483,7
1/К
1,4
Примечания. УГВ - 1,0-1,5 м. ±Д\¥ - величина изменения запасов почвенной влаги лизиметров в течение вегетационного периода, рассчитанная по уравнению водного баланса.
Экспериментальные данные по вымыванию и возврату химических элементов под злаковым травостоем в условиях орошения и без него представлены в таблице 2.
2. Вымывание химических элементов из почв и возврат их из ГВ лизиметров, кг/га_
Период на-
Аллювиальная суглинистая почва
блюдений К+ Са2+ мё2+ гп2+ Мп2+
Вымывание элементов, мг/л
Вегетационный 1А 1,2 151.7 374,7 74,1 81,9 0,79 1,09 0,82 1,40
Годовой М 2,3 191.9 207,3 169.0 186,2 1,37 1,96 1,69 2,77
Возврат элементов, мг/л
Годовой м 1,0 119.9 160,0 81,6 47,1 1,12 1,04 1,10 1,21
Возврат элементов, %
Годовой 50,0 43,5 79,0 77,0 54,2 25,2 81,8 53,1 65,1 43,7
Примечание. Над чертой - без орошения, под чертой - при орошении.
Больше всего с капиллярным подпитыванием (испарение ГВ) возвращается в корнеобитаемый слой аллювиальной почвы кальция - (160-120 кг/га), или 79-77% от потерь (табл. 2), затем следуют цинк (82-53%), марганец (65-44%), калий (50- 44%) и магний (54-25%). Убывающий ряд по возврату химических элементов можно записать так: кальций - цинк - марганец - калий - магний. Видно, что магний по объему выноса занимает второе место, а по объему возврата - последнее [6].
Объемы вымывания весьма существенно зависят от мощности фильтрующего слоя (мощности слоя почвог-рунтов), а также от вида и формы удобрений. Информация о вымывании химических элементов питания растений в зависимости от доз и форм азотных удобрений представлена в таблице 3.
Видно, что при увеличении доз удобрений (обеих видов) от N^0 до N480 потери общего азота, нитратов, фосфора, калия, кальция и магния существенно возрастают: в 1,5-6,0 раз - общего азота, 3,5-8,0 - нитратного азота и 1,2-2,7 раза - других химических элементов. Однако это возрастание сильно зависит как от мощности почвенного слоя, так и от формы азотного удобрения. Различно оно и для каждого химического элемента.
Соотношение потерь химических элементов из слоев аллювиальной почвы различной мощности при увеличении дозы удобрений приведены в таблице 4.
3. Вымывание химических элементов питания растений из аллювиальной почвы (в годовом цикле) в зависимости от мощности
почвенного слоя, формы и дозы азотного удоб рения, кг/га
Форма удобрений Доза удобрений Азот общий N03" Р2О5 к2о СаО MgO
Мощность почвенного слоя 35 см
Аммиачная селитра 180 12,5 6,3 2,3 25,9 316,0 129,0
240 17,6 9,4 1,9 30,7 334,0 120,0
480 56,2 38,1 3,6 60,7 443,0 129,0
Мочевина 480 35,8 28,4 3,2 37,2 375,0 112,0
240 22,1 5,4 3,3 38,2 301,0 133,0
Мощность почвенного слоя 70 см
Аммиачная селитра 180 7,2 2,0 2,0 36,2 264,0 89,0
240 7,6 2,9 3,9 34,2 233,0 66,0
480 42,7 16,1 4,3 49,6 314,0 93,0
Мочевина 480 26,0 12,4 4,6 58,5 365,0 89,0
240 14,3 3,9 5,6 41,7 215,0 77,0
4. Разность потерь химических веществ из слоев различной мощности аллювиальной суглинистой почвы в лизиметрах при возрастании доз удобрений от N180 до N480, кг/га
Мощность почвенного слоя, см Форма удобрения СаО к2о N N03" MgO Р2О5
35 N03 136 35 46 32 0,5 1,3
Мочевина 75 1 24 23 21 -0,1
70 N03 50 14 24 14 4 1,3
Мочевина 150 17 12 8 12 -1,0
Возрастание дозы N03 приводит к большему увеличению потерь кальция из слоя 0-35 см, чем из слоя 0-70 см, а доз мочевины в тех же пределах, наоборот, - к большему увеличению кальция из слоя большей мощности по сравнению со слоем меньшей мощности [6, 7].
Изменение потерь N03 и общего азота происходит по-другому: они уменьшаются с возрастанием мощности почвенного слоя. Например, для общего азота увеличение дозы удобрения в пределах ^80-1\Г480 привело к уменьшению его потерь. Отсюда, потери общего азота уменьшаются с увеличением мощности почвенного слоя при обеих формах внесения азотного удобрения. То же самое наблюдается и с потерями N03.
Потери магния возрастают с увеличением мощности почвенного профиля при нитратной форме азотного удобрения и уменьшаются при внесении мочевины. Изменения потерь фосфора при возрастании дозы азотных удобрений весьма незначительны и имеют отличный от всех других элементов характер: от увеличения дозы нитратной формы потери в обоих слоях возрастают на одинаковую величину (+1,3 кг/га), а от мочевины - снижаются в обоих слоях на очень небольшие величины.
Наибольшие абсолютные изменения потерь химических веществ от увеличения дозы нитратных форм азотных удобрений в пределах N130- N480 наблюдаются у кальция в слое 0-35 см, наименьшие - у магния в слое 0-35 см, а от внесения мочевины - также у кальция в слое 0-70 см. При этом величины химических элементов представляют собой не абсолютные потери их, а лишь разность потерь при увеличении дозы удобрения в пределах КГ18о-М48о.
Таким образом, увеличение дозы нитратной формы азотных удобрений от N^0 до N480 обусловливает большие потери кальция, калия, общего и нитратного азота из слоя почвы 0-35 см, а магния - из слоя 0-70 см, потери фосфора примерно одинаковы из обоих почвенных слоев. Увеличение дозы мочевины в тех же пределах приводит к увеличению потерь кальция и калия из слоя почвы 0-70 см по сравнению со слоем 0-35 см, а потери общего азота, нитратного азота и магния, на-
оборот, уменьшаются с увеличением мощности почвенного слоя. Потери фосфора от возрастания дозы мочевины снижаются с увеличением мощности почвенного слоя почвы.
Отметим также, что урожайность сена (в пересчете на абсолютно сухую массу) составила в среднем за 4 года: на контроле - 81,2 ц/га, при внесении N240 и N480 аммиачной селитры, соответственно, 90,3 и 96,4 ц/га, а при внесении мочевины - 89,3 и 82,5 ц/га. Отсюда видно, что слишком большие дозы мочевины приводят также к снижению урожая многолетних трав (89,3 и 82,5 ц/га соответственно при N240 и N480).
Существенную роль в формировании инфильтраци-онного стока играют качество дернины многолетних трав и способы ее залужения.
Заключение. В годовом цикле больше всего вымывается кальция - 192-207 кг/га. Отличительной особенностью этого процесса является то, что из аллювиальной почвы вымывание происходит преимущественно в вегетационный период. По объему выноса химические элементы образуют убывающий ряд: кальций - магний - марганец - калий - цинк.
С капиллярным поднятием (в процессе испарения грунтовых вод) больше всего в аллювиальной почве возвращается кальция - 160-120 кг/га, или 79-77% от потерь его с инфильтрационным выносом. Далее следуют цинк (82-53%), марганец (65-44%), калий (5044%) и магний (54-25%). Отсюда, убывающий ряд химических элементов будет таковым: кальций - цинк -марганец - калий - магний.
При увеличении дозы азотных удобрений от Ni80 до N480 (в форме нитратных удобрений и мочевины) потери всех исследованных химических элементов весьма существенно возрастают: в 1,5-6,0 раз - общего азота, 3,5-8,0 - нитратного азота и в 1,2-2,7 раза - других химических элементов. Возрастание нитратной формы азотных удобрений в пределах Ni80-N480 обусловливает большие потери кальция, калия, общего азота и нитратного азота из слоя 0-35 см, а магния - из слоя 0-70 см, потери фосфора из обоих слоев примерно одинаковы. Увеличение дозы мочевины в тех же пределах (Ni80-N480) приводит к возрастанию потерь кальция и калия из слоя 0-35 см по сравнению со слоем 0-70 см. Потери общего азота, нитратного азота и магния, наоборот, уменьшаются с увеличением мощности почвенного слоя. Потери фосфора от возрастания дозы мочевины снижаются с увеличением мощности почвенного слоя. Литература
1. Методические рекомендации по проведению лизиметрических исследований водного, солевого и пищевого режимов почв на многолетних травах. - М.: ВСЕГИН ГЕО, 1979. - 36 с.
2. Муромцев H.A. Водоподъемные свойства аллювиальных луговых почв // Почвоведение. - 1984. - № 5. - С. 67-77.
3. Муромцев H.A. Мелиоративная гидрофизика почв. - JL: Гидрометеоиздат, 1991. -272 с.
Л. Муромцев H.A., Большаков В.А., Орлова Л.П. Режим влаги и химических веществ в пойме реки Москвы // Аграрная наука. -2000.-№ 7.-С. 7-9.
5. Орлова Л.П., Большаков В.А., Муромцев H.A. Химический состав природных вод поймы среднего течения р. Москвы // Почвоведение. - 1990. - № 3. - С. 25-29.
6. Семёнов H.A., Муромцев H.A., Сабитов ГА., Короткое Б.Н. Лизиметрические исследования в луговодстве. - М., 2005. - 498 с.
7. Шишов ЛЛ., Муромцев H.A., Большаков В.А., Орлова Л.П. Исследование режима влаги и химических веществ в агро-ландшафтах южной тайги. - М.: Почвенный ин-т им. В.В. Докучаева, 2001. - 230 с.
THE LOSS AND RETURN OF MOISTURE AND CHEMICALS IN ALLUVIAL SOIL
N.A. Muromtsev1, Yul. Sukharev2, ПЛ. Piven3, KB. Anisimov1, N.A. Semyonov4 1 Soil Institute named after V.V. Dokuchaeva, Pyzhevsky Lane 7 bid. 2,119017 Moscow, Russia;
2RGAU-MTAA, Timiryazevskaya uL 49,127550Moscow, Russia;
3 Russian University of Peoples' Friendship, Miklouho-Maclay ul 8, 117198 Moscow, Russia 4 All-Russian Williams Fodder Research Institute, Scientific town 1, 141055 Lobnya, Russia, e-mail: vodoem@maiLru
The specificities of leaching (outflow) of chemical matter from the alluvial soil with infiltration and their reclamation from groundwater during their evaporation are considered in the article. It is shown that calcium is the most washed out in the annual cycle, as its loss contains 192-207 kg/ha. Calcium (79-77), zinc (82-13), manganese (65-44), potassium (50-44) and magnesium (54-25) are returned (% of removal) to the soil with capillary uplift of groundwater.
With an increase of nitrogen fertilizers norm from N1So to N48o (in the form of nitrate fertilizers and urea), the losses of all studied chemicals increase very significantly: by 1.5-6.0 times for total nitrogen; 3.5-8.0 for nitrate nitrogen and 1.2-2.7 times for other chemical elements. An increase in the nitrate form of nitrogen fertilizers within N1S0-N4S0 causes large losses of calcium, potassium, total nitrogen and nitrate nitrogen from the 0-3 cm layer, and magnesium from the 0-70 cm layer; phosphorus losses from both layers are quite equal. Keywords: soil moisture, water potential, groundwater, infiltration, groundwater evaporation, aeration zone, capillary fringe.
УДК 631.41:631.445.24
МОНИТОРИНГ АГРОХИМИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ДЕРНОВО-ПОДЗОЛИСТОЙ ПОЧВЫ МЕЛИОРИРОВАННЫХ АГРОЛАНДШАФТОВ
М.В. Рублюк, К.С.-Х.Н., Д.А. Иванов, чл.-корр. РАН, д. с.-х. п., ПН ИИ Mi Всероссийский научно-исследовательский институт мелиорированных земель (ФГБНУВНИИМЗ),
¿.Тверь, 2016vniimz-noo@list.ru
Изучалось в 1998-2016 гг. плодородие дерново-подзолистой почвы на осушаемом опытном участке ФГБНУ ВНИИМЗ с целью получения и анализа мониторинговых данных по содержанию агрохимических свойств почвы ландшафта конечно-моренной гряды. Показаны изменения агрохимических свойств почвы в осушаемых агроланд-шафтах при их длительном использовании. В ходе исследований выявлено, что в результате экстенсивного возделывания сельскохозяйственных культур зернотравяного севооборота в течение 18 лет произошло снижение подвижного фосфора и обменного калия на 55,8 и 38,3 % соответственно. Установлено, что наименьшие потери подвижного фосфора были на вершине холма (-37,3 %), а обменного калия - в нижней трети северного склона (-9 %). Существенных изменений в содержании гумуса не наблюдалось, чему способствовало насыщение севооборота (42 %) многолетними травами. Анализируя изменения по классам обеспеченности почвы элементами питания, установлено, что обеспеченность подвижным фосфором сохраняется высокой на южном склоне, на вершине холма и в нижней части северного склона. В центральной части северного склона обеспеченность фосфором средняя. По обеспеченности почвы обменным калием отмечен переход из третьей во вторую категорию - на вершине и во всех вариантах южного склона и переход из второй категории в первую - в транзитных вариантах северного склона.
Ключевые слова: агроландшафт, микроландшафт, экспозиция склона, мониторинг, плодородие, дерново-подзолистая почва.
Б01: 10.25680/819948603.2019.107.09
Под действием агротехники, почвенно-климатических факторов и особенностей рельефа в агроландшафтах могут формироваться зоны с разным содержанием элементов питания растений, приуроченные к различным элементам агроландшафта, где создаются специфические условия для роста и развития растений. Вследствие неодинаковой интенсивности миграционных потоков в почве может возникать дисбаланс элементов питания растений. Неоднородность почв, связанная с зонами различной миграции элементов, носит функциональный характер и может значительно варьировать в зависимости от конкретных условий [1, 2]. Для разработки мероприятий по поддержанию и повышению плодородия почв, а также для составления прогноза возможных его изменений особое значение приобретает изучение динамики подвижного фосфора, обменного калия, гумуса и кислотности в пределах агроландшафта [4].
Методика. Исследования проводились на агроэколо-гическом стационаре ВНИИМЗ, расположенном в пре-
делах холма с относительным превышением 15 м, с плоской вершиной и длинными пологими склонами. В его пределах выделено четыре типа агромикроланд-шафтов (АМЛ), являющихся вариантами ландшафтно-полевого опыта: 1) элювиально-аккумулятивные (Э-А) на вершине, где вместе с нисходящим током воды и питательных веществ наблюдается их частичная аккумуляция в микропонижениях; 2) элювиально-транзитные (Э-Т) в пределах пологих верхних частей склонов, где наблюдаются нисходящий ток веществ и их боковое перемещение; 3) транзитные (Т) в центральных частях склонов с преобладанием бокового перемещения веществ; и 4) транзитно-аккумулятивные (Т-А) в наиболее пониженных частях стационара, где совмещено латеральное перемещение веществ и частичная их аккумуляция из грунтовых и намывных вод.
Почвообразующие породы в пределах стационара имеют двучленный характер - на южном склоне средняя глубина залегания морены превышает 1 м, в то
