CC BY
28
DOI: 10.24411/0235-2451-2018-11014
УДК 631.8
Продуктивность севооборотов и использование азота, фосфора и калия из удобрений при их длительном применении в условиях Верхневолжья
В.В. ОКОРКОВ, доктор сельскохозяйственных наук, главный научный сотрудник (e-mail: okorkovvv@yandex.ru)
О.А. ФЕНОВА, кандидат сельскохозяйственных
наук, старший научный сотрудник
Л.А. ОКОРКОВА, старший научный сотрудник
Верхневолжский федеральный аграрный научный центр, ул. Центральная, 3, п. Новый, Суздальский р-н, Владимирская обл., 601261, Российская Федерация
Резюме. В длительном полевом опыте на серых лесных почвах Верхневолжья изучено влияние систем удобрения на продуктивность 8- и 7-польных севооборотов и разностные коэффициенты использования основных элементов питания. Продуктивность 8-польного севооборота возросла во 2-й ротации, по сравнению с 1-й, на 6,1 %. Увеличения её в 3-й ротации, по сравнению со 2-й, не установлено. Определяющее влияние на величину этого параметра оказало применение азотных минеральных и органических удобрений. Наиболее высокая отдача 1 кг действующего вещества удобрений (5,4...8,6 зерн. ед.) выявлена при внесении одинарной дозы полного минерального удобрения (N42 48P34 42K34 45). При ее увеличении в 2 раза окупаемость удобрений снижалась до 4,2.5,9 зерн. ед./кг д.в., при использовании одних органических удобрений - до 3,2.6,6, а органоминеральных систем - до 2,0.6,0 зерн. ед./кг д.в.. Окупаемость удобрений возрастала от 1-й ротации ко 2-й и 3-й. Величина эквивалента минеральных удобрений азота навоза варьировала от 0,51 до 0,86. Установлено повышение коэффициентов использования N, P2O5 и K2O полного минерального удобрения соответственно с42,8...43,9, 16,2.18,7и 39,5.57,2 % в 1-й ротации 8-польного севооборота до 57,7. 68,0, 17,7. 27,7 и 49,7.67,9 % во 2-й ротации такого же севооборота и до 81,5, 34,6.39,4 и 91,8 % в 3-й ротации 7-польного севооборота. Более полное использование элементов питания во 2-й ротации, по сравнению с 1-й, при близких дозах NPKобеспечивало рост средней продуктивности севооборота с 3,64. 4,00 до 3,96.4,16 тыс. зерн. ед./га. В 3-й ротации коэффициенты использования элементов питания продолжали увеличиваться, но дальнейшего роста продуктивности севооборота не произошло из-за снижения доз NPK на 17,2.19,3 %. Ключевые слова: органические и минеральные удобрения, продуктивность севооборота, окупаемость удобрений, разностные коэффициенты использования, серые лесные почвы, Верхневолжье.
Для цитирования: Окорков В.В., Фенова О.А., Окоркова Л.А. Продуктивность севооборотов и использование азота, фосфора и калия из удобрений при ихдлительном применении в условиях Верхневолжья // Достижения науки и техники АПК. 2018. Т. 32. № 10. С. 61-65. DOI: 10.24411/0235-2451-2018-11014.
Потребление необходимых человеку продуктов питания в нужном объеме и ассортименте, независимость от продовольственного импорта - важнейшие условия благосостояния, как отдельных регионов, так и всего государства. Доктриной продовольственной безопасности РФ определено, что каждый регион должен удовлетворять потребность жителей в привычных продуктах питания местного производства.
В зоне достаточного увлажнения важнейший фактор повышения урожайности сельскохозяйственных культур, в том числе на серых лесных почвах Верхневолжья, - увеличение использования удобрений в научно-обоснованных севооборотах [1, 2]. Высокие
цены привели к уменьшению доступности минеральных удобрений для отечественных сельхозтоваропроизводителей. Поэтому насыщенность посевов туками сократилась с 88 кг/га в 1990 г. до 19...38 кг/га питательных веществ в последние годы. В 1990 г. поставка минеральных удобрений на внутренний рынок страны достигала 9,9 млн т д.в. (61 % от произведенного количества), сейчас - 1,9.2,6 млн т д.в. (10,3.14,4 % от объема их производства). Поэтому необходимо широкое изучение эффективности минеральных удобрений в различных почвенно-климатических условиях [2].
Коэффициенты использования элементов питания показывают полноту потребления их возделываемыми культурами из соответствующих удобрений. Оптимальные системы удобрения должны снижать непроизводительные потери элементов питания до минимума и способствовать повышению коэффициентов их использования из минеральных и органических удобрений. На серых лесных почвах Ополья эти вопросы изучала М.Ф. Аркадьева [3] в длительном стационарном опыте по исследованию эффективности систем удобрения в севообороте в период начала химизации страны. Очевидно, установленные исследователями закономерности взаимодействия удобрений с длительно не удобрявшимися почвами могли быть иными, чем после их регулярного применения.
Исследования показали [3], что в 1-й ротации 7-польного севооборота викоовсяная смесь - озимая пшеница - ячмень с подсевом клевера - клевер 1-го года пользования - озимая пшеница - картофель -ячмень (1970-1978 гг.) определяющее воздействие на увеличение продуктивности культур оказало применение навоза и азотных удобрений (доля влияния 72,4 %), а также органических, азотных и калийных удобрений (доля влияния 87,8 %), то есть на долю калийных удобрений приходилось около 15,4 %, фосфорных - 11,0 %. Отдача от 1 т навоза, 1 кг N К20 и Р205 в среднем по севообороту составляла соответственно 33.36, 4,5.7,6, 3,8 и 2,7 зерновых единиц (зерн. ед.). На 1 кг N Р205, К20 навоза дополнительно получали 3,0.3,3 зерн. ед. основной продукции, а на 1 кг д.в. минеральных удобрений - 2,9.4,8 зерн. ед. В 1-й ротации 7-польного севооборота окупаемость 1 кг питательных веществ в варианте с навозом составила 60 % соответствующей окупаемости минеральных удобрений. Отмечено и слабое влияние известкования на продуктивность культур севооборота.
Во 2-й ротации (1977-1985 гг.) севооборота 75 % вариации его продуктивности обеспечивало влияние органических и азотных удобрений, 6,0.9,4 % - калийных и 9,4.10,8 % - фосфорных. Отдача от 1 т навоза, 1 кг N и КО составила соответственно 20.25,
'2 5 2 '
3,9.6,4, 2,8 и 1,8 зерн. ед. основной продукции. Эффективность навоза, азотных и калийных удобрений во 2-й ротации севооборота была меньше, чем в 1-й, что связано с большей частотой неблагоприятных лет. Снизилась также эффективность органической системы удобрения, в сравнении с минеральной, до 43 %.
Известкование также не способствовало повышению эффективности минеральных удобрений.
В 3-й ротации (1984-1990 гг.) севооборота, по сравнению с 1-й и 2-й, роль азотных и органических удобрений в повышении его продуктивности заметно возросла. В среднем по опыту отдача от 1 т навоза составила 40 зерн. ед., а от 1 кг азота минеральных удобрений - 11 зерн. ед., что на 30 и 50 % выше соответствующих показателей в 1-й и 2-й ротациях. За 3-ю ротацию уже 85 % общего варьирования продуктивности севооборота приходилось на действие азотных и органических удобрений, 10...12 % - на влияние калийных. Отдача от 1 кг K2O достигала 3,8 зерн. ед., что в 1,6 раза выше, чем в среднем за первые две ротации севооборота. Эффект от навоза в 3-й ротации составил лишь 46 % эффекта минеральных удобрений.
При совместном использовании половинных доз навоза и минеральных удобрений эффективность минеральной и смешанной систем удобрения была близкой, а при совместном применении полных доз навоза и минеральных удобрений - выше на 13 %. С ростом доз минеральных удобрений с N65P47K75 до N130P94K150 окупаемость 1 кг д.в. уменьшилась на 20 % (с 4,6 до 3,7 зерн. ед.).
В опыте не выявлено закономерного изменения коэффициентов использования N, P2O5 и K2O из органических и минеральных удобрений по ротациям. Они слабо зависели от известкования и составляли для навоза 18.27, 10.22 и 6.33 %, для полной дозы NPK -соответственно 30.66, 21.23 и 48.61 % [4].
Следует учитывать и влияние на продукционные и мобилизационные процессы в почвах изменяющихся климатических условий в сторону потепления.
Цель исследований - установить влияние длительного применения удобрений и изменений климатических условий на продуктивность севооборотов и доступность растениям основных элементов питания на серых лесных почвах Верхневолжья.
Условия, материалы и методы. Исследования проводили в севообороте со следующим чередованием культур: пар занятый (викоовсяная смесь) - озимая рожь - картофель - овес с подсевом трав (клевер + тимофеевка) - травы 1-го года пользования - травы 2-го года пользования - озимая рожь - ячмень, развернутом в 3-х полях. Повторность 3-кратная, площадь делянки 100 м2 (5 м х 20 м), размещение делянок рен-домизированное. Схема опыта включала следующие варианты: без удобрений (контроль); известкование (фон-1); фон-1 + P1K1; фон-1 + N1P1K1; фон-1 + N2P2K2; известкование + навоз 40 т/га (фон-2); фон-2 + P1K1; фон-2 + N1P1K1; фон-2 + N2P2K2; известкование + навоз 60 т/га (фон-3); фон-3 + P^; фон-3 + N1P1K1; фон-3 + N2P2K2; известкование + навоз 80 т/га (фон-4); фон-4 + P1K1; сфон-4 + N1P1K1; фон-4 + N2P2K2.
Отбор, подготовку и анализ почвенных образцов проводили по общепринятым методикам [5]. Статистическую обработку результатов выполняли с использованием программ STAT VIUA и EXCEL.
Во 2-й ротации (1999-2008 гг.) озимую рожь, высеваемую после трав 2-го года пользования, заменили яровой пшеницей, а в 3-й ротации (2007-2015 гг.) из севооборота исключили картофель, а яровую пшеницу и озимую рожь, высеваемую после занятого пара, заменили озимой пшеницей.
Известкование проводили по полной гидролитической кислотности в начале 1-й ротации севооборота, во 2-й и 3-й ротациях изучали его последействие. С
одинарной дозой полного минерального удобрения в 1-й и 2-й ротациях 8-польного севооборота вносили М42,5Р42,5К45 и И47,5Р4оК42,5, в 3-й ротации в 7-польном севообороте - 1429Р343К343, с двойной дозой - соответственно ^^80Р85К90' |4,84р380К85 и М73,6Р68,6К68,6-
Исследования по изучения влияния систем удобрения в севообороте на продуктивность и тренды показателей плодородия серой лесной почвы проводили в стационарном опыте Владимирского НИИСХ, заложенном в 1991-1993 гг. в 3-х полях [4]. Содержание гумуса в пахотном слое варьировало от 2,88 до 3,51 %, рНКС1 - от 5,1 до 5,5. Гидролитическая кислотность по полям изменялась от 3,2 до 4,6 мг-экв/100 г почвы, сумма поглощенных оснований составляла 22,0.22,6 мг-экв/100 г почвы, степень насыщенности основаниями - 83,0.87,3 %. Наблюдали сильное варьирование содержания подвижного фосфора по Кирсанову (133.206 мг/кг), в меньшей мере - обменного калия по Масловой (155.184 мг/кг).
Среднее за год количество осадков в 1-й ротации 8-польного зернотравяно-пропашного севооборота (1990-2000 гг.) составляло 578 мм, во 2-й (19982009 гг.) - 560 мм, в 3-й ротации 7-польного зернотра-вяного севооборота (2007-2015 гг.) - 636 мм. Сумма осадков за вегетационный период в эти годы была равна соответственно 281, 293 и 326 мм [6].
Средние величины гидротермического коэффициента по Селянинову и суммы температур выше 10 оС за период с мая по 1-ю декаду сентября в 1-й ротации севооборота составляли 1,28 и 2058 оС, во 2-й ротации - 1,32 и 2121, в 3-й - 1,36 и 2306 оС. Эти данные свидетельствуют о том, что за период исследований от 1-й ротации ко 2-й и 3-й во время вегетации происходило увеличение количества выпадающих осадков при одновременном нарастании суммы биологически активных температур.
Навоз крупного рогатого скота (КРС) вносили после уборки викоовсяной смеси на сено в занятом пару с одновременной заделкой тяжелой дисковой бороной БДТ-3. Через 1.2 дня проводили вспашку ПЛН-3-35 на глубину 25.27 см. В 1-й ротации использовали навоз с содержанием азота 0,45 %, Р2О5 - 0,25 и К2О - 0,60 %; во 2-й - 0,42, 0,24 и 0,56 %, в 3-й - 0,46, 0,28 и 0,46 % соответственно.
В опыте применяли аммиачную селитру, двойной (в 3-й ротации - простой) суперфосфат, хлористый калий. Фосфорно-калийные удобрения вносили осенью под основную обработку почвы, азотные - весной под предпосевную культивацию под однолетние травы и яровые зерновые культуры, в подкормку озимых и многолетних трав, весновспашку под картофель. Для борьбы с сорняками, вредителями и болезнями во всех вариантах опыта применяли рекомендованные пестициды.
Результаты и обсуждение. Продуктивность севооборотов за 3 ротации варьировала от 2,90. 3,29 тыс. зерн. ед./га в контроле без удобрений до 4,15.4,36 тыс. зерн. ед./га при сочетании двойной дозы минеральных удобрений и 80 т/га навоза КРС (табл. 1). Известкование не оказало положительного влияния на продуктивность севооборотов во всех ротациях. Почвенная кислотность серых лесных почв Верхневолжья обусловлена ионами водорода, как в пахотном, так и подпахотных горизонтах, которые не оказывают токсичного влияния на развитие корневых систем возделываемых культур [7]. Поэтому как в контроле, так и в вариантах с известкованием корневая система растений в поисках влаги проникала на
Таблица 1. Влияние систем удобрения на продуктивность севооборотов
Средняя продуктивность за ротацию, тыс. зерн. ед./га Окупаемость 1 кг д.в. удобрений за ротацию, зерн. ед.
Вариант
1-я, 2-я, 3-я,
1991- 1999- 2007- 1-я 2-я 3-я
2000 гг. 2008 гг. 2015 гг.
Без удобрений (контроль) 2,90 3,29 3,08 - - -
Известкование (фон-1) 2,93 3,09 3,02 - - -
Фон-1 + Р1К1 3,14 3,38 3,35 2,4 3,6 4,9
Фон-1 + Ы1Р1К1 3,64 3,96 3,97 5,4 6,7 8,6
Фон-1 + Ы2Р2К2 4,00 4,16 4,26 4,2 4,3 5,9
Известкование + навоз 40 т/га (фон-2) 3,18 3,49 3,38 3,8 6,6 5,3
Фон-2 + Р1К1 3,24 3,60 3,56 2,0 3,6 4,0
Фон-2 + Ы1Р1К1 3,88 4,07 4,09 4,9 5,2 6,0
Фон-2 + Ы2Р2К2 4,22 4,22 4,30 4,0 3,6 4,6
Известкование + навоз 60 т/га (фон-3) 3,41 3,58 3,50 4,9 5,4 4,7
Фон-3 + Р1К1 3,34 3,64 3,63 2,2 3,2 3,6
Фон-3 + Ы1Р1К1 3,90 4,20 4,10 4,3 5,0 5,1
Фон-3 + Ы2Р2К2 4,13 4,20 4,39 3,4 3,3 4,4
Известкование + навоз 80 т/га (фон-4) 3,35 3,58 3,53 3,2 4,0 3,7
Фон-4 + Р1К1 3,40 3,78 3,71 2,2 3,4 3,4
Фон-4 + Ы1Р1К1 4,03 4,19 4,14 4,2 4,4 4,5
Фон-4 + Ы2Р2К2 4,15 4,33 4,36 3,2 3,3 3,9
НСРо5 2 2 2 0,28 0,43 0,30 - - —
Среднее на фоне извести 3,62 3,84 3,83 3,6 4,4 4,8
глубину до 1 м и более. Это обеспечивало стабильно высокую урожайность возделываемых культур, даже в засушливые годы, и обусловливало слабую эффективность известкования.
Применение фосфорно-калийных удобрений обеспечивало увеличение продуктивности севооборотов, по сравнению с фоном известкования, лишь на 0,21...0,33 тыс. зерн. ед./га при окупаемости 1 кг д.в. 2,4 .4,9 зерн. ед. Применение одинарной дозы NPK способствовало резкому росту величины этого показателя (до 3,64.3,97 тыс. зерн. ед./га, или на 0,50.0,62 тыс. зерн. ед./га, по отношению к РК). Увеличение дозы полного минерального удобрения вдвое обеспечивало дальнейшее увеличение продуктивности севооборота до 4,00.4,26 тыс. зерн. ед./га (на 0,20.0,36 тыс. зерн. ед./га по отношению к варианту с одинарной дозой NPK), но сопровождалось снижением окупаемости 1 кг д.в. дополнительной продукцией. Если при внесении одинарной дозы NPK она варьировала от 5,4 до 8,6 зерн. ед./кг д.в., то при двойной - от 4,2 до 5,9 зерн. ед./кг д.в.
Применение 40 т/га навоза за ротацию по фону извести вело к росту средней продуктивности во всех севооборотах на 0,20.0,30 тыс. зерн. ед./га. Увеличение дозы навоза до 60 т/га обеспечивало дальнейшее ее повышение на 0,09.0,23 тыс. зерн. ед./ га. При этой дозе навоза величина этого показателя достигала максимума, так как при внесении 80 т/га навоза наблюдали даже её снижение. В то же время достоверных различий средней продуктивности севооборотов по фонам 2-4 не отмечено.
Прибавки средней продуктивности севооборотов от применения фосфорно-
калийных удобрений по отношению к фону-2 составляли в 1-й, 2-й и 3-й ротациях 0,06, 0,11 и 0,18 тыс. зерн. ед./га, к фону-3 - -0,07, +,06 и 0,13, а к фону-4 - соответственно 0,05, 0,20 и 0,18 тыс. зерн. ед./га, то есть во всех случаях были недостоверными.
Достоверное повышение средней продуктивности севооборотов установлено при внесении одинарной и двойной доз полного минерального удобрения. По отношению к фону-2 от одинарной и двойной дозы NPK прибавки варьировали от 0,58 до 0,71 и от 0,73 до 1,04 тыс. зерн. ед./га, соответственно; к фону-3 -от 0,49 до 0,62 и от 0,75 до 0,89; к фону-4 - от 0,61 до 0,68 и от 0,75 до 0,83 тыс. зерн. ед./га. Достоверных различий в прибавках продуктивности севооборотов в зависимости от доз полного минерального удобрения к фонам 2-4 также не установлено. По всем фонам с навозом также не установлено таких различий в варианте с внесением двойной дозы NPK, по сравнению с одинарной.
Максимальную в опыте продуктивность севооборотов отмечали при внесении двойной дозы полного минерального удобрения на фоне 60 т/га навоза. При этом на всех фонах более высокая окупаемость минеральных удобрений дополнительной продукцией отмечена при использовании их одинарной дозы. Однако в этом варианте не всегда обеспечивается положительный или нулевой баланс азота и гумуса [11].
Согласно моделям влияния удобрений на продуктивность севооборотов (табл. 2), в 1-й ротации 8-польного севооборота 94,7 % вариации его продуктивности приходилось на использование навоза (х1) и азота в составе полного минерального удобрения (х2). Влияние применения навоза, азота и фосфорно-калийных (х3) минеральных удобрений, а также взаимодействия навоза с РК удобрениями обеспечивало 98,6 % вариации продуктивности севооборота, то есть на влияние фосфорно-калийных удобрений и их сочетания с навозом приходилось лишь 3,9 %.
Таблица 2. Математические модели по влиянию удобрений на продуктивность севооборота по ротациям, тыс. зерн. ед./га
Ротация
севооборота.
Уравнение взаимосвязи*, n= (по фону извести)
16
1
У :
у
у =3,10+0,0313x1+0,0114x2 2,91+0,15x10'5+0,091x20'5+0,029x30'5-0,0095(x1x3)0'5
у = 3,36+0,0Î524x1+0,00 90x2 = 3,20+0,051x1+0,0684x2°'5+0,0047x3-0,0005x1x3 у = 3,26+0,0297x1+0,0126x2 у = 3,15+0,089x10'5+0,078x2°'5+0,038x30'5
ЭМУ
R2 азота
навоза
0,947 0,61
0,986
0,891 0,86
0,964
0,927 0,51
0,976
*у - среднегодовая продуктивность севооборота по линейной и квадратичной моделям, тыс. зерн. ед./га; х1 - среднегодовая доза внесения навоза, т/га; х2 - среднегодовая доза внесения азота аммиачной селитры кг/га; х3 - среднегодовая доза внесения фосфорно-калийных удобрений в расчёте на Р205, кг/га.
Во 2-й ротации 89,1 % изменения продуктивности севооборота обеспечивало применение навоза и азота минеральных удобрений, 7,3 % - использование РК удобрений и их сочетания с навозом, в 3-й ротации -соответственно 92,7 и 4,9 %.
Используя линейные уравнения взаимосвязи продуктивности севооборота со среднегодовыми дозами применения навоза (х1, т/га) и азота минеральных (х2, кг/га) удобрений мы рассчитали величины эквивалента минеральных удобрений (ЭМУ) азота навоза за ротацию севооборотов. Для 1-й ротации (см. табл. 2) 1 т навоза, содержащая 4,5 кг азота, повышала продуктивность севооборота на 31,3 зерн. ед., а 1 кг азота минеральных удобрений - на 11,4 зерн. ед. Следовательно, ЭМУ азота навоза составлял 0,61 (31,3:4,5:11,4). Таким же образом находили ЭМУ азота органических удобрений во 2-й и 3-й ротациях. Это позволяет определять относительный вклад единицы азота органических и минеральных удобрений в повышение продуктивности севооборота. Значения ЭМУ азота навоза (0,51...0,86) [8] свидетельствуют о том, что эффективность азота минеральных удобрений в 1,15.1,96 раза выше, что совпадает с данными исследований по окупаемости различных видов удобрений на серых лесных почвах Верхневолжья [6] и объясняет меньшие величины коэффициентов использования N1, Р205 и К2О из орга-номинеральных удобрений, по сравнению с полным минеральным удобрением.
Установлено, что разностные коэффициенты использования N1, Р2О5 и К2О удобрений увеличивались от 1-й ко 2-й и 3-й ротациям севооборотов (табл. 3). Это свидетельствует о росте насыщенности ППК доступными элементами питания и уменьшении дополнительных размеров прочного закрепления из вносимых удобрений [9] с длительностью их применения, а также объясняет рост окупаемости удобрений прибавками урожаев от 1-й ротации к 3-й (см. табл. 1). Между окупаемостью удобрений прибавками и коэффициентами использования основных элементов питания в динамике наблюдали положительную связь.
Повышение доступности питательных веществ во 2-й ротации 8-польного севооборота, по сравнению с 1-й, привело к росту средних коэффициентов ис-
пользования азота с 29,9 до 50,8 %, фосфора и калия - соответственно с 14,7 до 19,5 и с 28,6 до 38,3 % (см. табл. 3) и увеличению средней продуктивности культур севооборота на фоне известкования с 36,2 до 38,4 тыс. зерн. ед./га (см. табл. 1), или на 6,1 %.
В 3-й ротации в 7-польном севообороте доступность всех элементов питания продолжала возрастать, однако средняя продуктивность оставалась на уровне 2-й ротации (38,3 тыс. зерн. ед./га). Одной из причин такой ситуации может быть уменьшение доз внесения удобрений, в сравнении с 1-й и 2-й ротациями, на 17,2.19,3 %.
В 3-й ротации севооборота наиболее высокие коэффициенты использования N1, Р205 и К2О удобрений установлены при внесении одинарной и двойной доз полного минерального удобрения. В вариантах с сочетанием с навозом они заметно снижались. Так, на фоне применения 80 т/га навоза коэффициент использования азота уменьшался с 81,6 до 55,0.58,7 %, Р2О5 - с 39,4.34,6 до 29,0.27,1 %, К2О - с 91,8.98,8 до 67,9...69,1 %. То есть при органоминеральных системах удобрения вносимые элементы питания используются менее эффективно, чем при минеральных.
Ранее было показано, что лимитирующий урожайность возделываемых культур севооборота фактор -азотные удобрения. Однако по результатам наших исследований (см. табл. 1 и 2) эффективность использования азота минеральных удобрений в 1,2. 2,0 раза выше, чем азота навоза. Следовательно, при его сочетании с полным минеральным удобрением навоз обеспечивал меньшее поступление подвижного (преимущественно нитратного) азота в почву от единицы вносимого азота, чем аммиачная селитра [10]. Повышение урожайности культур при органоминеральных системах удобрения замедлялось, а коэффициенты использования азота снижались. В свою очередь, от величины урожая культур, обусловленной наличием доступных форм азота, зависело также потребление Р2О5 и К2О и величина коэффициентов их использования.
Кроме того, увеличение коэффициентов использования азота в 3-й ротации в 7-польном севообороте, возможно, связано с повышением суммы биологически активных температур в вегетационный период и скоро-
Таблица 3. Изменение коэффициентов использования азота, фосфора и калия удобрений по ротациям севооборотов, %
1-я ротация, 2-я ротация, 3-я ротация,
Вариант 1991-2000 гг. 1999-2008 гг. 2007-2015 гг.
N ^5 К2О N ^5 К2О N ^5 К2О
Без удобрений (контроль) — - — — — — — — —
Известкование (Фон-1) - - - — — — — — —
Фон-1 + Р1К1 — 1,5 7,1 — 9,9 34,2 — 22,2 51,9
Фон-1 + Ы1Р1К1 43,9 18,7 57,2 68,0 27,7 67,9 81,6 39,4 98,8
Фон-1 + Ы2Р2К2 42,8 16,2 39,5 57,7 17,7 49,7 81,5 34,6 91,8
Известкование + навоз 40 т/ 8,2 11,9 30,7 50,4 35,2 38,1 56,6 39,4 68,4
га (Фон-2)
Фон-2 + Р1К1 14,8 4,9 10,7 50,3 11,5 23,1 81,8 20,1 48,7
Фон-2 + Ы1Р1К1 36,3 23,4 42,2 55,6 22,4 45,8 70,6 35,0 76,6
Фон-2 + Ы2Р2К2 43,6 17,8 36,4 52,9 17,1 40,0 67,2 29,6 71,0
Известкование + навоз 60 т/ 24,2 24,5 29,2 49,7 28,9 38,9 51,3 34,2 52,0
га (Фон-3)
Фон-3 + Р1К1 28,4 6,6 13,2 41,3 11,8 20,9 65,0 22,0 49,8
Фон-3 + Ы1Р1К1 36,7 21,4 37,9 53,0 23,1 44,1 62,4 31,4 71,8
Фон-3 + Ы2Р2К2 35,0 14,0 26,0 50,5 16,6 40,1 64,0 28,9 69,4
Известкование + навоз 80 т/ 18,2 17,3 21,6 35,8 21,3 26,4 47,2 31,9 42,6
га (Фон-4)
Фон-4 + Р1К1 13,5 8,0 11,9 45,9 12,5 25,9 55,9 21,9 47,8
Фон-4 + Ы1Р1К1 36,6 20,4 36,9 51,9 21,1 41,4 55,0 29,0 67,9
Фон-4 + Ы2Р2К2 36,0 14,1 27,8 48,1 16,1 37,4 58,7 27,1 69,1
Среднее на фоне извести 29,9 14,7 28,6 50,8 19,5 38,3 64,2 29,8 65,2
сти нитрификационных процессов. Об этом свидетельствует снижение средних запасов аммонийного азота в слое 0.40 см почвы в ранний период вегетации, по сравнению с 1-й ротацией, с 174.201 до 96.136 кг/ га [10, 11]. Коэффициенты использования элементов питания при внесении полного минерального удобрения в 3-й ротации приближались к максимальным значениям [9]: N - до 70.85 %, Р2О5 - до 40.60 %, К2О - до 80.100 %.
Выводы. На серых лесных почвах Верхневолжского региона по результатам 25-летних исследований установлена определяющая роль минеральных азотных удобрений и навоза на продуктивность зернотравяно-пропашного и зернотравяного севооборотов. На их влияние приходилось в 1-й ротации 94,7 % вариации, во 2-й - 89,1 %, в 3-й ротации - 92,7 %.
На фоне известкования выявлена в 1,3.2,4 раза более высокая окупаемость прибавкой урожая единицы действующего вещества одинарной дозы полного минерального удобрения ^42,5-47,5Р34,3_42,5К34,3_42,5) и его сочетания с навозом, по сравнению с применением фосфорно-калийных удобрений. Увеличение вдвое
дозы полного минерального удобрения, как на фоне извести, так и ее совместного использования с навозом, сопровождалось уменьшением окупаемости в 1,2. 1,6 раза, по отношению к действию одинарной дозы.
Длительное использование минеральных и органических удобрений повышало насыщенность ППК серых лесных почв Верхневолжья доступными для растений элементами питания, что сопровождалось ростом от 1-й к 3-й ротации использования из полного минерального удобрения азота с 42,8.43,9 до 81,5 %, Р2О5 - с 16,2.18,7 до 34,6.39,4 %, К2О - с 39,5.57,2 до 91,8 %. Коэффициенты использования элементов питания из органических и органоминеральных удобрений, по сравнению с минеральными, значительно ниже из-за неполной мобилизации их азота.
Средняя продуктивность севооборота на фоне известкования от 1-й ко 2-й ротации повысилась с 3,62 до 3,84 тыс. зерн. ед./га (на 6,1 %), вследствие увеличения доступности растениям основных элементов питания, и при внесении меньшего (на 17,2.19,3 %) количества питательных веществ с удобрениями оставалась на этом же уровне в 3-й ротации.
Литература.
1. Ненайденко Г.Н., Ильин Л.И. Методическое руководство по применению минеральных удобрений в агроландшафтах Верхневолжья. Суздаль: ФГБНУ «Владимирский НИИСХ», 2018. 123 с.
2. Сычев В.Г., Шафран С.А. Агрохимические свойства почв и эффективность минеральных удобрений. М.: ВНИИА, 2013. 296 с.
3. Окорков В.В., Григорьев А.А., Аркадьева М.Ф. Влияние систем удобрения на продуктивность севооборота и плодородие серой лесной почвы Владимирского ополья //Агрохимия. 1997. № 5. С. 55-65.
4. Окорков В.В. Удобрения, плодородие и урожай на серых лесных почвах Владимирского ополья. Суздаль: Владимирский НИИСХ, 2001. 337 с.
5. Практикум по агрохимии / В.В. Кидин, И.П. Дерюгин, Кобзаренко В.И. и др. / Под ред. В.В. Кидина. М.: КолосС, 2008. 599 с.
6.. Окорков В.В., Фенова О.А, Окоркова Л.А.. Приемы комплексного использования средств химизации в севообороте на серых лесных почвах Верхневолжья в агротехнологиях различной интенсивности. Суздаль: ФГБНУ «Владимирский НИИСХ», 2017. 176 с.
7. Окорков В.В. Теоретические основы химической мелиорации кислых почв. Иваново, 2016. 332 с.
8. Методика разработки рекомендаций по применению удобрений с помощью ЭВМ. М.: ВИУА, 1990. 125 с.
9. Системы земледелия / А.Ф. Сафонов, А.М. Гатаулин, И.Г. Платонов и др.; Под ред. А.Ф. Сафонова. М.: КолосС, 2006. 447 с.
10. Окорков В.В., Фенова О.А., Окоркова Л.А. Кобоснованию различной эффективности органической, органоминеральной и минеральной систем удобрения на серых лесных почвах Ополья // Инновационные технологии в адаптивно-ландшафтном земледелии: сб. докл. Междунар. науч.-практ. конф. (Суздаль, 29-30 июня 2015 г.). Иваново: ПресСто, 2015. С. 233-243.
11. Окорков В.В., Окоркова Л.А., Фенова О.А. Удобрения и тренды в плодородии серых лесных почв Верхневолжья. Иваново: ПресСто, 2018. 228 с.
Productivity of Crop Rotations and Utilization of Nitrogen, Phosphorus and Potassium from Fertilizers with Their Prolonged Application under Conditions
of the Upper Volga Region
V.V. Okorkov, O.A. Fenova, L.A. Okorkova
Upper Volga federal Agricultural scientific Center, ul. Centralnaya, 3, pos. Novyi, Suzdal'skii r-n, Vladimirskaya obl., 601261, Russian Federation
Abstract. In a long-term field experiment on gray forest soils of the Upper Volga region, we determined the influence of fertilizer systems on the productivity of 8- and 7-field crop rotations and the difference coefficients of utilization of the main nutrition elements. The productivity of the 8-field crop rotation increased by 6.1% in the 2nd rotation compared to the 1st one. It did not increase in the 3rd rotation compared to the 2nd one. The application of nitrogen and organic fertilizers had a decisive influence on this parameter. The highest return from 1 kg of active substance (a.s.) of fertilizers (5.4-8.6 grain units) was revealed in the case of application of a single dose of complete mineral fertilizer (N(42-48)P(34-42)K(34-45)). Increasing the dose 2 times reduced the recoupment of fertilizers to 4.2-5.9 grain units/kg a.s. In the case of application of organic fertilizers the recoupment was 3.2-6.6 grain units/kg a.s., of organic-mineral systems - 2.0-6.0 grain units/kg a.s. The payback of fertilizers increased from the 1st rotation to the 2nd and 3rd ones. It was an increase in the utilization coefficients of N, P2O5 and K2O from complete mineral fertilizer. They were equal to 42.8-43.9, 16.2-18.7 and 39.5-57.2% in the 1st rotation of the 8-field crop rotation and to 57.7-68.0, 17.7-27.7 and 49.7-67.9% in the 2nd rotation of the same crop rotation. They grew to 81.5, 34.6-39.4 and 91.8% in the 3rd rotation of the 7-field crop rotation. A more complete utilization of fertilizers in the 2nd rotation, compared with the 1st one, with similar doses of NPK, provided the growth of average productivity of crop rotation from 3.64-4.00 to 3.96-4.16 thousand grain units/ha. In the 3rd rotation, the utilization coefficients of nutrients continued to increase, but further growth of productivity of crop rotation did not happen due to the lower doses of NPK application by 17.2-19.3%. Keywords: organic and mineral fertilizers; crop rotation productivity; fertilizer recoupment; difference utilization coefficients; gray forest soils of the Upper Volga region.
Author Details: V.V. Okorkov, D. Sc. (Agr.), chief research fellow (e-mail: okorkovvv@yandex.ru); O.A. Fenova, Cand. Sc. (Agr.), senior research fellow; L.A. Okorkova, senior research fellow.
For citation: Okorkov V.V., Fenova O.A., Okorkova L.A. Productivity of Crop Rotations and Utilization of Nitrogen, Phosphorus and Potassium from Fertilizers with Their Prolonged Application under Conditions of the Upper Volga Region. Dostizheniya nauki i tekhniki APK. 2018. Vol. 32. No. 10. Pp. 61-65 (in Russ.). DOI: 10.24411/0235-2451-2018-11014.
