CC BY
68
УДК 631.81:631.582:631.4
ПРОДУКТИВНОСТЬ СЕВООБОРОТА И ПЛОДОРОДИЕ ДЕРНОВО-ПОДЗОЛИСТОЙ ЛЕГКОСУГЛИНИСТОЙ ПОЧВЫ ПРИ ДЛИТЕЛЬНОМ ПРИМЕНЕНИИ АГРОХИМИЧЕСКИХ СРЕДСТВ
А.М. КОНОВА, кандидат сельскохозяйственных наук, старший научный сотрудник Смоленский НИИСХ
Л.М. ДЕРЖАВИН, доктор сельскохозяйственных наук, зав. лабораторией
Л.Н. САМОЙЛОВ, кандидат биологических наук, старший научный сотрудник
ВНИИА им. Д.Н. Прянишникова E-mail: [email protected]
Резюме. В условиях Смоленской области комплексное применение органических, минеральных, известковых удобрений и пестицидов (в течение 15 лет) в севообороте - однолетние травы, озимая рожь (озимая пшеница), лендолгунец, картофель (гречиха), ячмень - существенно влияет на его продуктивность и плодородие дерновоподзолистой легкосуглинистой почвы. Самая высокая продуктивность в среднем за три ротации севооборота была достигнута в варианте с внесением минеральных удобрений вдозе N60 а1Р72 90К90 и исполь-
зованием средств защиты растений по заранее'разработан-ному плану на общем фоне известкования доломитовой мукой по 0,75 г.к. с заделкой под озимые и картофель полупере-превшего навоза - 20...30 и 60 т/га соответственно. Она составила 47,4 ц/га зерн. ед., прибавка к контролю - 16,9 ц/га зерн. ед., или 55,4 %. Длительное применение средств химизации (15 лет) в полевом севообороте не оказывает отрицательного влияния на плодородие почвы. Более того, вся совокупность агрохимических свойств её значительно улучшается, по сравнению с исходной почвой. Так, по средневзвешенным показателям содержание гумуса возросло с 1,97до 2,2 %, рН - с4,2 до 6,17, гидролитическая кислотность уменьшилась с 4,3 до 0,93 мг-экв./100 г почвы, степень насыщенности основаниями увеличилась с 49,0 до 86,9 %, концентрация подвижного фосфора - с 4,5 до 17,9 мг, обменного калия - с 6,3 до 21,5 мг/100 г почвы. Уравнение регрессии, отражающее количественную зависимость содержания в почве подвижного фосфора от применения минеральных удобрений имеет вид У=12,36+0, 006Р205 (й=90, Д=0,81), обменного калия - У=19,54 - 00,6 К20 + 0,00005 К202 (Я=96, Д=0,92). Ключевые слова: продуктивность севооборота, плодородие, дерново-подзолистая легкосуглинистая почва, удобрения, пестициды, комплексное применение средств химизации.
Мировой опыт земледелия свидетельствует, что потеря почвой плодородия (способности удовлетворять потребности растений в элементах питания, влаге, воздухе и обеспечения условий для их нормальной жизнедеятельности), её деградация под действием природных или антропогенных факторов приводит к упадку сельского хозяйства и обнищанию нации [1, 2].
Значение удобрений в увеличении урожайности сельскохозяйственных культур, в преумножении и сохранении плодородия почвы доказано многочисленными опытами и подтверждено практикой мирового земледелия.
Кроме того, научно обоснованное применение удобрений позволяетуправлять
качеством сельскохозяйственной продукции и предотвращает загрязнение окружающей среды. При этом особенно велика их роль на дерновоподзолистых почвах, которые характеризуются невысоким природным потенциалом [3...6]. Наиболее полная оценка влияния удобрений на почву и растение возможна в длительных полевых опытах, которые служат важной нормативной базой для решения вопросов питания растений и эффективного применения удобрений в агропромышленном производстве [7...9].
Цель нашей работы - изучить влияние длительного применения удобрений и других средств химизации на продуктивность севооборота и динамику основных агрохимических показателей плодородия дерновоподзолистой легкосуглинистой почвы.
Условия, материалы и методы. Полевой стационарный эксперимент по изучению эффективности комплексного применения удобрений и пестицидов в севообороте: однолетние травы, озимая рожь (озимая пшеница), лен-долгунец, картофель (гречиха), ячмень заложен в 1987 г. Почва опытного участка слабоокуль-туренная дерново-подзолистая легкосуглинистая характеризуется следующими агрохимическими показателями: гумус (по Тюрину) - 1,97 %, рНКС| - 4,2, Нг (по Каппену) - 4,3 мг-экв/100 г почвы, Р2О5 подвижный (по Кирсанову) - 45, К2О обменный - 63 мг/кг почвы, степень насыщенности основаниями - 49 %.
Схема опыта факториальная, построенная по принципу двухфакторного эксперимента, размещение вариантов рендомизированное. В опыте изучали три системы защиты растений:
агротехническая - без применения средств защиты растений (СЗР);
по прогнозам - с применением СЗР на основе рекомендаций станции защиты растений;
жесткая - с использованием СЗР, запланированных заранее.
Каждую систему защиты испытывали на 4-х уровнях минерального питания с дифференциацией доз в зависимости от культуры севооборота (табл.1). Под однолетние травы минеральные удобрения не использовали. Фосфорные и калийные удобрения вносили под вспашку с осени, азотные - под предпосевную культивацию и в подкормку. Общим фоном почву извест-
Таблица 1. Нормы минеральных удобрений под культуры в севообороте
Уровень удобрен- ности Озимая рожь (озимая пшеница) Лен- долгунец Карто- фель (гречиха) Ячмень За ротацию На 1 га севооборотной площади
0 ZoPoKo ZoPoKo ZoPoKo ZoPoKo Z0P0K 0 Z0P0K 0
1 Z60P60K90 z30P90K120 z 2 0 1 2 0 1 5 о Z P K 90 120 150 ZPK IN300r390rX510 Z60P78K102
Z30P30K30 Z210P300K390 Z42P60K78
2 Z90P90K120 z45P90K120 z 5 0 1 5 0 1 8 о 1Z 2 0 1 2 0 1 5 о ZPK 405 450 570 Z81P90K114
Z45P60K60 Z P K 300 360 450 Z60P72K90
3 1z 2 0 1 2 0 1 5 о z60P90K120 z 8 0 1 8 0 1 8 О 1Z 5 0 1 2 0 1 5 о ZPK 510 510 600 1Z 02 1 02 1 2 О
Z60P9oK)0 ZPK 390 420 510 Z78P84K102
* в числителе за 1 и 2-ю ротацию, в знаменателе за 3-ю ротацию.
ковали доломитовой мукой по 0,75 г.к.; под озимые и картофель вносили полуперепревший навоз - 20...30 и 60 т/га соответственно. Средства защиты растений использовали согласно списку препаратов, разрешенных к применению в РФ.
Агротехника возделывания сельскохозяйственных культур общепринятая для Центрального района Нечернозёмной зоны России, сорта - районированные в Смоленской области, учёт урожая - сплошной по делянкам.
Таблица 2. Влияние удобрений и систем защиты
самый высокий выход основной продукции за ротацию (184, 0 ц/га зерн. ед.) зафиксирован на фоне М60Р78К102 на 1 га севооборотной площади, где среднегодовая прибавка к контролю достигла 11,6 ц/га зерн. ед., или 46,0 %.
При жесткой системе защиты более предпочтительным оказался такой же уровень удобренности, как и в варианте с агрохимической системой. Сбор основной продукции в сумме за ротацию севооборота при этом растений на среднегодовую продуктивность сево-
Первая ротация Вторая ротация Третья ротация В среднем за три ротации
продукция основная продукция общая продукция
основная общая основная общая основная общая среднегодовая прибавка среднегодовая прибавка
щиты и уровень удобренности
А* 0 25,8 35,9 25,2 34,6 15,7 21,0 22,2 30,5
1 28,8 40,4 30,7 41,9 19,3 25,7 26,3 4,1 36,0 5,5
2 29,1 40,7 32,7 44,8 24,0 31,2 28,6 6,4 38,9 8,4
3 29,1 41,1 30,9 42,2 24,7 32,1 28,2 6,0 38,5 8,0
П 0 28,7 40,2 30,0 41,6 20,1 25,7 26,3 4,1 35,8 5,3
1 31,4 44,2 36,8 51,2 27,9 34,8 32,0 9,8 43,4 12,9
2 31,6 44,2 36,0 49,9 30,5 38,3 32,7 10,5 44,1 13,6
3 31,0 43,8 35,9 49,5 33,6 41,8 33,5 11,3 45,0 14,5
Ж 0 28,9 39,9 30,3 41,4 20,0 25,6 26,4 4,2 35,6 5,1
1 34,0 49,0 37,8 52,7 28,0 35,3 33,3 11,1 45,7 15,2
2 34,4 49,3 38,5 53,7 31,2 39,1 34,7 12,5 47,4 16,9
3 33,9 48,9 37,6 51,9 34,3 42,6 35,3 13,1 46,9 16,4
*А - агрохимическая система защиты растений, П - по прогнозу, Ж - жесткая
Статистическую обработку полученных результатов по культурам проводили методами дисперсионного, корреляционного и регрессионного анализа, по продуктивности севооборота и плодородию почвы - только методом регрессионного анализа.
Результаты и обсуждение. Внесение минеральных удобрений, на фоне органических и известковых, оказало существенное влияние на продуктивность севооборотов.
В первой ротации их применение на уровне М60 102Р78 102К102 120 на 1 га севооборотной площади повышало среднегодовой выход основной продукции, по сравнению с контролем, незначительно - на 3,0...3,3 ц/га зерн. ед., или на 11,6.12,8 %, а общей продукции на 4,5.5, 2 ц/га зерн. ед., или на
12,5.14,5 % (табл. 2).
Использование на этих фонах минерального питания средств защиты растений по прогнозам увеличивало продуктивность, по сравнению с агротехнической системой, соответственно на 5,2...5,8 и 7,9...8,3 ц/га зерн. ед., или на 20,1.22,5, 22.23,1 %. Применение СЗР запланированное заранее, позволило получить прибавки к варианту без пестицидов на уровне 8,1.8,6 ц/га 13,0.13,4 ц/га зерн. ед. или 31,4.33,3 и 36,2.37,3 %. Причем на 3-ем уровне удобренности (М102Р102К120) дальнейшего роста продуктивности, по сравнению со вторым, не наблюдалось.
Во второй ротации севооборота по мере окультуривания почвы эффективность применения средств химизации возрастала. При агротехнической системе защиты наибольший сбор продукции - общей 224,0 ц/га зерн. ед. и основной 163, 6 ц/га зерн. ед. - за ротацию отмечен при внесении М81Р90К114 на 1 га севооборотной площади, прибавка среднегодовой продуктивности к контролю в этом варианте составила соответственно 10,2 и 7,5 ц/га зерн. ед., или 29,5 и 29,8 %.
Самым эффективным средством повышения продуктивности севооборота в условиях опыта было комплексное последовательное применение органических, известковых, минеральных удобрений и пестицидов. В вариантах с системой защиты по прогнозам
достиг 192,4 ц/га зерн. ед., среднегодовая прибавка к контролю - 13,3 ц/га зерн. ед., или 52,8 %.
В третьей ротации севооборота, где картофель заменили гречихой, среднегодовой выход основной продукции в контроле был ниже, чем в раньше, и составил 15,7 ц/га зерн. ед. На фоне агротехнической системы самая высокая его величина отмечена в варианте с 3-м уровнем удобренности - 24,7 ц/га зерн. ед.
Использование средств защиты растений по прогнозам на таком же фоне дополнительного минерального питания повышало прибавку до 17,9 ц/га зерн. ед., или до 14 %. В случае применения СЗР запланированных заранее величины этих показателей составили 18,6 ц/га зерн. ед. и 118,5 % соответсвенно.
По результатам статистической обработки экспериментальных данных о влиянии средств химизации на среднегодовой выход основной продукции (ц/га зерн. ед.) севооборота получены следующие уравнения регрессии: первая ротация
Y1=25,35+3,12■(NPK)+4,36■П2, Я=0,95; Д=0,90 вторая ротация;
Y2=28,98+10,94■(NPK)+3,77■(NPK)2 + 2,09П2, Я=0,94; Д=0,89
третья ротация;
Y3=15,75+9,49■(NPK)2+11,36П - 7,12 П2 + 5,08(NPK■ П)2, 14=0,99; Д=0,99;
где У1, У2,У3- среднегодовая продуктивность основной продукции в 1-й, 2-й и 3-й ротации, ц/га зерн. ед.; NPK - дозы минеральных удобрений, кг д.в./га; П - пестициды, кг/га.
Параметры уравнений регрессии свидетельствуют, что минеральные удобрения играли важную роль в повышении продуктивности севооборота, однако во второй и третьей ротации с ростом уровней удобренности их действие носило затухающий характер.
Комплексное применение средств химизации в течение 15 лет в полевом севообороте не оказало отрицательного влияния на основные агрохимические показатели почвы, определяющие ее плодородие. Более того, по сравнению с исходной ситуаци-
Таблица 3. Изменение плодородия слабоокультуренной дерново-подзолистой легкосуглинистой почвы за 1S лет (0...20 см)____________________________________________________________________
Система защиты Уровень удо-бренности Гумус, % pHKCl Нг,мг-экв./100 г почвы V, % P2O5 К2О
мг /100 г почвы
I* II III I II III I II III I II III I II III I II III
Агротех- 0 1,9 2,2 2,2 4,3 6,3 6,3 4,4 2,5 0,8 46 74 89 3,1 8,8 8,9 5,3 16,9 18,8
ническая 1 2,0 2,2 2,2 4,4 6,3 6,2 3,7 2,8 0,8 54 75 89 3,1 13,5 18,0 6,0 23,0 20,8
2 2,0 2,2 2,2 4,3 6,2 6,1 4,2 2,4 1,0 54 72 87 3,8 13,9 18,5 5,6 23,2 22,2
3 2,2 2,5 2,4 4,4 6,3 6,1 4,0 2,2 1,0 58 79 84 3,3 14,5 19,1 6,4 22,4 23,8
По про- 0 2,1 2,2 2,2 4,2 6,3 6,2 4,3 2,3 0,9 50 80 88 4,1 11,0 14,5 6,4 17,7 20,2
гнозам 1 2,0 2,4 2,3 4,2 6,3 6,2 4,5 2,5 0,9 49 77 88 5,1 13,2 19,1 5,7 22,6 21,2
2 2,0 2,2 2,2 4,3 6,2 6,1 4,0 2,4 1,0 48 73 86 4,4 12,5 19,1 6,4 23,3 21,6
3 2,0 2,1 2,1 4,3 6,1 6,0 4,4 2,5 1,1 50 73 85 4,3 14,4 22,1 6,8 22,4 23,8
Жесткая 0 1,9 2,1 2,1 4,0 6,2 6,2 4,2 2,5 0,9 48 74 87 5,3 10,0 13,8 7,0 16,9 19,6
1 1,8 2,0 2,1 4,0 6,2 6,2 4,8 2,7 0,9 45 70 88 5,8 13,1 19,5 6,1 22,0 21,0
2 1,9 2,0 2,1 4,0 6,2 6,3 5,1 2,9 0,9 43 73 87 5,4 12,5 19,5 6,8 22,5 21,8
3 1,9 2,3 2,2 4,3 6,2 6,2 4,4 2,6 1,0 47 76 85 6,6 14,5 22,6 6,6 21,4 23,4
Средневзвешенное значение 1,97 2,2 2,2 4,20 6,20 6,17 4,30 2,50 0,93 49 75 86,9 4,5 12,7 17,9 6,3 21,2 21,5
*1 - перед закладкой опыта; II - в конце второй ротации (10 ей, вся совокупность агрохимических свойств почвы значительно улучшилась (табл.3).
Так, по средневзвешенным показателям содержание гумуса возросло с 1,97 до 2,2 %, подвижного фосфора - с 4,5 до 17,9 мг, обменного калия - с 6,3 до 21,5 мг/100 г почвы, рН - с 4,2 до 6,17, гидролитическая кислотность уменьшилась с 4,3 до 0,93 мг-экв./100 г почвы, степень насыщенности основаниями увеличилась с 49,0 до 86,9 %.
По результатам статистической обработки экспериментальных данных о влиянии применения минеральных удобрений и пестицидов на содержание в почве (в мг/100 г) подвижного Р2О5 (1) и обменного К2О (2) получены следующие уравнения регрессии:
Y=12,36+0,006Pp5 Я=0,90; Д=0,81 (1)
Y=19,54-0,06K2О+0,00005K2О2 Я=0,96;Д=0,923 (2) Как видно из параметров уравнений, пестициды не оказывают прямого действия на изменение содержания в почве подвижного фосфора и обменного калия.
С увеличением доз фосфорных удобрений его накопление в почве шло возрастающими темпами (с 12,36 до 12,94 мг/100 г), а с повышением доз калия - после завершения третьей ротации севооборота накопление в почве обменных форм этого элемента приняло затухающий характер (с 19,54 до 19,36 мг/100 г).
лет); III - в конце третьей ротации (15 лет)
Выводы. Таким образом, самое эффективное средство повышения продуктивности севооборота в условиях опыта - комплексное последовательное применение органических, минеральных, известковых удобрений и пестицидов.
По результатам наших исследований длительное применение средств химизации (15 лет) в полевом севообороте не оказало отрицательного влияния на основные агрохимические показатели почвы, определяющие её плодородие.
В среднем за 3 ротации севооборота, наиболее высокая продуктивность отмечена при совместном применении удобрений и пестицидов. Прибавка составила 5,3.16,9 ц/га зерн. ед., или 17,4.55,4 % при среднегодовой продуктивности в контроле
30,5 ц/га зерн. ед.
Прямого действия пестицидов на агрохимические свойства почвы не установлено. Уравнения регрессии показали количественную зависимость содержания в почве подвижных форм Р2О5 и К2О от применения минеральных удобрений. Установлено, что с увеличением доз фосфорных и калийных удобрений накопление подвижного фосфора в почве шло возрастающими темпами (с 12,36 до 12,94 мг/100 г), обменного калия - носило затухающий характер (с 19,54 до 19,36 мг/100 г).
Литература.
1. Сычев В.Г. Тенденция изменения агрохимических показателей плодородия почв Европейской части России. - М. ЦИ-НАО, 2000. - 187 с.
2. Лапа В.В., Босак В.Н. Влияние длительного применения удобрений на продуктивность севооборота и плодородие дерново-подзолистой легкосуглинистой почвы//Агрохимия. - 2006. - №10. - с.15-18
3. Босак В.Н. Системы удобрения в севооборотах на дерново-подзолистыхлегкосуглинистых почвах. - Минск, 2003. - 176 с.
4. Кулаковская Т.Н. Оптимизация агрохимической системы почвенного питания растений. - М.: Агропромиздат, 1990. - 219 с.
5. Иванова Т.И. Прогнозирование эффективности удобрений с использованием математических моделей. - М.: Агропромиздат, 1989. - 235 с.
6. Рекомендации по проектированию интегрированного применения средств химизации в ресурсосберегающих технологиях адаптивно-ландшафтного земледелия. Под. ред. А.Л. Иванова, Л.М. Державина. - М.: ФГНУ«Росинформагротех», 2010. - 464с.
7. Милащенко Н.З. Результаты исследования органического вещества почвы в длительных опытах с удобрениями стран СНГ (проект EuroSomnet). - М.: ВИУА, 2000. - 144 с.
8. Ellmer F., Baumecker M., Merbach J.et al. Nutritional and environmental research in 21 st centru - the value of long -term field experiments. - Halle - Wittenberg, 2002. - 114 p.
9. Smith P., Falloon P., Smith J.U. Soil organic matter network(Somnet) : 2001 model and experimental metadata. - Wallingford, 2001. - 223 p.
PRODUCTIVITY OF CROP ROTATION AND FERTILITY OF SOD-PODZOLIC LIGHT LOAMY SOIL WITH
PROLONGED USE OF AGROCHEMICAL A.M. Conova, L.M. Derzhavin, L.N. Samojlov
Summary. Established that in the Smolensk region combined application of organic, mineral and lime fertilizer and pesticides had a significant impact on the productivity of crop rotation and fertility of sod - podzolic light loamy soil. The highest productivity, the average for three rotation cycle, was 47,4 c/ha is. e., a rise of control - 16,9 c/ha is. is, or 55,4 %. Prolonged use of chemicals (15 years) in crop rotation did not have a negative impact on soil fertility. Moreover, the totality of agrochemical properties of its greatly improved over the original soil.
Key words: crop rotation productivity, fertility, and sod-podzolic light loamy soil, fertilizers, pesticides, complex application of chemicals.
