CC BY
13ОБЩИЕ ВОПРОСЫ АГРОХИМИИ
УДК 631.82:631.86 ББК 40.4
РЕЗУЛЬТАТЫ МОНИТОРИНГА УРОЖАЙНОСТИ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ КУЛЬТУР, ПРОДУКТИВНОСТИ СЕВООБОРОТОВ И ИЗМЕНЕНИЯ СВОЙСТВ ПОЧВ В ДЛИТЕЛЬНЫХ ОПЫТАХ ГЕОГРАФИЧЕСКОЙ СЕТИ
В.Г. Сычев, ак. РАН, М.В. Беличенко, к.б.н., ВНИИА, В.А. Романенков, д.б.н,. МГУ ВНИИА, ул. Прянишникова 31а, Москва, Россия, 127550 Московский государственный университет: 119992, Москва, Ленинские горы, 1-12, Россия
geosetvniia@gmail.com
Даны краткий обзор инвентаризации длительных опытов Географической сети, факторы, которые в них изучают. Отмечены положительные примеры длительного применения минеральной и органомине-ральной систем удобрения на фоне средств защиты растений. Обобщены результаты долгосрочных экспериментов на дерново-подзолистых, серых лесных, черноземных почвах, отмечены их характерные особенности и рассмотрены перспективные задачи. Показано, что при благоприятных погодных условиях и длительном систематическом применении минеральных и органических удобрений повышение урожайности достигается на фоне улучшения агрохимических свойств почв: повышения содержания подвижных форм фосфора и калия, стабилизации содержания гумуса.
Ключевые слова: длительные опыты, результаты, перспективные направления.
В 1941 г. приказом по Наркомату земледелия СССР была создана Географическая сеть опытов с удобрениями, задачей которой являлось изучение вопросов обоснования размещения минеральных удобрений, районирования их доз под важнейшие культуры, установления сроков и способов внесения, испытания различных новых форм и видов удобрений под единым методическим руководством ВИУА.
Цель стационарных опытов по изучению удобрений в севообороте - обеспечение прогрессивного увеличения урожая всех культур севооборота при улучшении плодородия почвы [2].
Географическая сеть опытов с удобрениями Российской Федерации является уникальной в мировом масштабе. В настоящее время в работе Геосети участвуют 65 научных учреждений, которые проводят более 130 полевых многолетних опытов с удобрениями, среди них более десяти опытов длятся свыше 70 лет.
Инвентаризация длительных полевых опытов Геосети показала следующее их распределение по регионам страны: наибольшее число опытов (47) проводят в Нечерноземной зоне Центрального федерального округа и в Приволжском федеральном округе (29), в Сибирском федеральном округе зарегистрировано 20 аттестованных длительных опытов, в Уральском федеральном округе - 7, Северо-Кавказском - 18, в Северо-Западном - 8, на Дальнем Востоке - только 3 опыта.
Факторы, которые изучают в длительных опытах помимо различных систем удобрения, распределены по-разному в зависимости от региона. В Нечернозем-
ной зоне большое внимание уделено известкованию и средствам защиты растений, в Черноземной зоне - севооборотам и системе обработки почвы, в СевероКавказском ФО - системе обработки почвы и внесению растительных остатков, влиянию орошения, в Приволжском ФО все изучаемые факторы распределены между опытами достаточно равномерно, в Сибирском ФО в большинстве опытов изучают средства защиты растений, системы обработки почвы, в Уральском ФО -внесение растительных остатков, зеленое удобрение, известкование и средства защиты растений, в Дальневосточном ФО - известкование, внесение растительных остатков и средства защиты растений.
Примером длительного применения минеральной и органоминеральной систем удобрения на фоне средств защиты растений является длительный опыт Центральной опытной станции ВНИИ агрохимии, проводимый в Московской области на дерново-подзолистой почве. В нем изучают действие комплексного применения средств химизации на продуктивность сельскохозяйственных культур, качество и безопасность продукции растениеводства, плодородие почвы, фитосанитарное состояние посевов и экологическое состояние агроланд-шафта. За 57 лет проведено 9 ротаций севооборота и экспериментально показано последовательное повышение урожайности озимой пшеницы с 3,5 до 6,5 т/га при применении удобрений в дозе М90Р 60К90 совместно со средствами зашиты растений, с достижением урожайности озимой пшеницы 8-9 т/га в благоприятные годы [1].
За этот период окупаемость минеральных удобрений возросла с 8 до 18 кг/кг д.в. удобрений. Рост урожайности и окупаемости удобрений происходил на фоне существенного улучшения основных агрохимических показателей почвы. Содержание подвижного фосфора возросло за 57 лет в 10 раз, и перешло из градации очень низкого до высокого; калия - вдвое от среднего до высокого, при стабилизации содержания гумуса выше 2%.
Тенденции к повышению урожайности культур и продуктивности севооборотов и улучшение свойств почв характерны для многих длительных опытов, проводимых на разных типах почв.
Продуктивность севооборотов за весь период проведения опыта, дозы и окупаемость удобрений и максимальная урожайность за последние 12 лет в наиболее показательных длительных опытах Геосети приведены в таблице.
Почва Учреждение Год закладки опыта Дозы удобрений, кг д.в./га Продуктивность севооборота, ц з.е./га Окупаемость удобрений, кг/кг Максимальная урожайность культур в опыте, ц/га
Дерново-подзолистая тяжелосуглинистая ЦОС ВНИИА 1956 ^9()РбоК90 11,5-56,7 7,6-18,1 Озимая пшеница, 90
Пермский НИИСХ 1969 Контроль 15-25 - Озимая пшеница, 57 Яровая пшеница, 52 Озимая рожь, 48 Ячмень, 53
КбоРбоКбо 32-50 5,8-8,9
^гоРпоКпо 39-45 2,4-3,2
Дерново-подзолистая средне-суглинистая Удмуртский НИИСХ 1971 ^5Р5оК50 20-39 3,1-9,3 Яровая пшеница, 36 Озимая рожь, 67 Ячмень, 40
Дерново-подзолистая супесчаная ВНИИОУ 1968 Контроль 16-30 - Озимая пшеница, 43 Ячмень, 54
К5С)Р25КбО 24-41 5,9-13,5
Навоз 10 т/га + К5С)Р25КбО 28-48 3,0-7,2
СибНИИСХиТ 1947 КбоРбоКбо - 3,7-8,0 Яровая пшеница, 26 Озимая рожь, 40 Ячмень, 20
Светло-серая лесная Нижегородский НИИСХ 1978 ^РадК^+Са^ - - Озимая пшеница, 55 Яровая пшеница, 47 Ячмень, 22
Серая лесная Владимирский НИИСХ 19911993 Контроль 29,0-32,9 Озимая пшеница, 50 Яровая пшеница, 72
К4ОР4ОК4СЬ 36,4-39,7 5,4-8,6
^С)Р8оК80 40-42,6 4,2-5,9
Навоз 80+ ^С)Р8оК80 41,5-45,5 3,2-3,9
Брянская ГСХА 1983 ^9оР9()К.90 37-90,3 6,9-9,0 Озимая пшеница, 58
Темно-серая лесная Рязанский НИИСХ 19921994 ^боРэо^мо 34-80 2,6-6,1 Озимая пшеница, 38 Ячмень, 58
Чернозем выщелоченный СибНИИЗиХ 1981 Контроль 9-24,1 - Озимая пшеница, 46 Озимая рожь, 40
N6oPзo 15,6-40,6 16,9-24,9
СибНИИСХ 1973 Контроль К 16-25 4,1-13,6 Озимая пшеница, 27
От^з до К24Рз9 19-42 Компл. ср-ва химизации 16,8-52,1
Челябинский НИИСХ 1971 К80Р8()К40 21,9-40,5 2,8-6,4 Яровая пшеница, 37 Озимая рожь, 55 Ячмень, 44
Мордовский НИИСХ 1972 N^183? 168^.164 39,3-45,1 3,0-4,6 Озимая пшеница, 41 Яровая пшеница, 37 Озимая рожь, 52
N60 Р40К40 22,6-34,2 4,4-5,8
Кемеровский НИИСХ 1974 РбО 21-25 8,5-10,3 Яровая пшеница, 44 Ячмень, 60
Чернозем обыкновенный Ставропольский ГАУ 1978 ^оР8оКзо - 4,4-12,7 Озимая пшеница, 70 Ячмень, 68
Кабардино-Балкарский НИИСХ 1948 орошение Контроль 15,9 Орош. 21,8 - - При орошении Озимая пшеница, 57 Кукуруза на зерно, 76
Х«Р«К 25,5 Орош. 45,5 4,1-6,7 Орош. 14,7-18
^оРэдКод + навоз 50 т/га + сидераты + солома 27,4 Орош. 48,9 4,2-6,6 Орош. 14,3-17
Ставропольский НИИСХ 1975 Контроль 18,2-32,3 - Озимая пшеница, 75 Озимый ячмень, 98
^2(>Р150К120 24,2-44,2 1,7-4,0
Донской ЗНИИСХ 1974 ВД>47Кзз 27-63 13,5-21,3 Озимая пшеница, 88
Чернозем типичный Поволжский НИИСС 1978 ВДЗДСзо - 1,8-3,5 Озимая пшеница, 41 Яровая пшеница, 31 Ячмень, 30
Тамбовский НИИСХ 1972 ^48?55К52 37-63 2,0-11,4 Озимая пшеница, 57 Яровая пшеница, 36 Ячмень, 55
К48Р55К52+ 15т/га навоз ^6Рц0К104 37-70 3,3-7,5
ВНИИЗиЗПЭ 1984 Х,-,.,1 '.-...К,-,!, - - Озимая пшеница, 39 Ячмень, 55
Белгородский НИИСХ 1986 Контроль 48,8-39,2 Озимая пшеница, 86 Ячмень, 33
навоз 16 т/га+ (№>К)124 71,2-79,5 4,2-8,4
Чернозем южный НИИСХ Юго-Востока 1969 13,4-26,5 - Озимая пшеница, 40 Яровая пшеница, 28 Озимая рожь, 46 Ячмень, 38
К32Р1зК9 18,1-35,4 4,3-16,5
N55^9 18,1-36,2 4,0-12,1
Каштановая супесчаная Бурятский НИИСХ 1967 Контроль 22,9-7,2 - Яровая пшеница, 27 Овес, 46
^4оР4оК40 32,4-8,3 3,3-14,0
Р205+нав. 20т+№>К экв 20т 37,1-8,6 -
Лугов о-бурая Приморский НИИСХ 1941 \ [^■'биК 1,1-8,2 Озимая пшеница, 45
Луговая черноземовидная ВНИИ сои 19621964 N24 92-141 3,7 Озимая пшеница, 36 Соя, 24
N4^48 101-148 2,6
К24Рзо+нав.4,8 т/га 97-150 3,9
Обобщение результатов длительных опытов по типам почв [3] показывает следующее. На дерново-подзолистых суглинистых почвах продуктивность севооборотов при применении средних доз минеральных удобрений (до Ыу()Рг,(,Ку()) повышается до 5 раз.
На дерново-подзолистых почвах легкого гранулометрического состава максимальная продуктивность севооборотов достигается при органоминеральной системе удобрения при невысоких дозах (до ЫмР:^,!,) на органическом фоне. Наибольшая окупаемость удобрений характерна для минеральной системы удобрения.
Содержание подвижного фосфора в дерново-подзолистых почвах несколько возрастает, подвижного калия - значительно повышается в удобренных вариантах. Кислотность усиливается, в наибольшей степени в максимально удобренном варианте. Содержание гумуса снижается во всех вариантах, в наиболее удобренном варианте отмечены наименьшие потери гумуса.
На серых лесных почвах продуктивность достигает максимума при применении минеральных удобрений в дозе ЫуиРуиКуи. окупаемость составляет 9 кг/кг д. в. удобрений. Содержание гумуса в серых лесных почвах снижается на контроле, практически не меняется в минеральных вариантах, немного увеличивается при максимальных дозах органоминеральных удобрений. Содержание фосфора возрастает в наиболее удобренном варианте почвы почти в 3 раза, калия - в 2 раза.
На выщелоченном черноземе максимальная продуктивность составляет 45 ц з.е/га, окупаемость удобрений изменяется от 4,6 при высоких дозах удобрений ОТ83Р168К164) до 25 кг/кг д.в. при ]Ч6оР3о. Содержание гумуса в выщелоченном черноземе не изменяется или повышается в наиболее удобренных вариантах, подвижного фосфора - растет, подвижного калия - немного снижается во всех вариантах, обменная кислотность повышается.
В опытах на черноземе обыкновенном максимальная продуктивность севооборотов при применении средних и высоких доз минеральных удобрений составляет в среднем 40 ц з.е/га, достигая окупаемости 10 кг/кг д.в. удобрений. Орошение повышает продуктивность контроля на 6 ц/га, минеральной и органоминеральной систем удобрения, соответственно, на 24 и 27 ц/га.
На черноземе типичном максимальная продуктивность севооборотов 80 ц з.е/га получена при применении органоминеральной системы удобрения [навоз, 16 т/га + (ЫРК)^]. Максимальная окупаемость удобрений характерна для минеральной системы (Ы^Р^К.^). В удобренных вариантах показатели плодородия почвы -содержание гумуса, подвижных форм фосфора и калия - повышаются, кислотность растет. Отмечено положительное влияние удобрений на качество зерна.
На каштановой супесчаной почве динамика содержания гумуса, подвижных форм фосфора и калия свидетельствует о тенденции к их снижению на контроле, стабилизации на исходном уровне в минеральном (адЛо) и органоминеральном (навоз 10 т/га + ЫРК -экв 10 т/га) вариантах и относительном увеличении при внесении навоза.
В опыте на луговой черноземовидной почве длительное систематическое внесение удобрений повышает относительно контроля и исходных значений содержание гумуса в пахотном слое на 0,07-0,30%. Обеспе-
ченность почв подвижным фосфором при внесении Ы2|Р;,о повысилась до 45 мг/кг почвы, а в вариантах М42Р48 и 1Ч|2Р |х + навоз, 4,8 т/га - до 85 мг/кг почвы.
При благоприятных погодных условиях и длительном систематическом применении минеральных и органических удобрений повышение урожайности достигается на фоне улучшения агрохимических свойств почв: увеличения содержания подвижных форм фосфора и калия, стабилизации содержания гумуса.
Обобщение длительных полевых опытов, проводимых в Нечерноземной зоне, показало, что в зависимости от степени окультуренности почвы повышение урожаев от внесения удобрений в благоприятные годы для зерновых культур составляет 20-50%, возрастая в неблагоприятные годы до 3-6 раз, а для картофеля - до 2,5-3 раз.
Отсутствие роста прибавок по отношению к контролю или роста урожайности от ротации к ротации в некоторых опытах Геосети свидетельствует о необходимости постоянной корректировки системы удобрения. Дальнейшее повышение продуктивности севооборота может быть достигнуто за счет не только изменения применяемых доз удобрений, но и использования соломы в качестве удобрения, применения зеленого удобрения в занятых парах и в промежуточных посевах, комплекса средств защиты растений, как это было в опытах ТСХА, Брянской ГСХА, ВНИИОУ, ЦОС ВНИИА, Иркутского НИИСХ, Кемеровского НИИСХ и в других научных учреждениях Геосети.
Заключение. За 75-летний период существования учреждениями Географической сети опытов с удобрениями проведена значительная работа по изучению влияния удобрений на продуктивность сельскохозяйственных культур, качество растениеводческой продукции, свойства почв, обоснованию их эффективного использования в различных природных и хозяйственных условиях. Благодаря данным работам, успешно решены задачи химизации сельского хозяйства и обеспечена продовольственная безопасность страны.
Важнейшими задачами развития Геосети в современный период являются: создание электронных баз данных результатов опытов [4], которые расширят возможности использования опытной информации; соблюдение методологии проведения исследований; совершенствование схем опытов, агротехники, использование интенсивных сортов и средств химизации.
Литература
1. Ваулина Г.И., Алиев А.М. Роль средств химизации в энергосберегающих агротехиологиях производства сельскохозяйственной продукции на дерново-подзолистых суглинистых почвах Центрального Нечерноземья // 75 лет Географической сети опытов с удобрениями: Материалы Всерос. совещ. научных учреждений-участников Геосети. - М.: ВНИИА, 2016. - С. 38 - 53.
2. Романенков В.А. Методические вопросы и координация исследований длительных полевых опытов Геосети// Тезисы докл. Межд. науч-но-практ. конф. «Фундаментальные исследования по созданию новых средств химизации и наследие академика Д.Н.Прянишникова». - М.: ВНИИА, 2015. - С. 128 - 134.
3. Сычев В.Г., Романенков В А., Беличенко М.В., Листова М.П., Шевцова Л.К., Рухович О.В., Чистотин М.В., Лошаков В.Г. Итоги и перспективные программы исследований в длительных агрохимических полевых опытах Геосети// Бюлл. Геосети опытов. Вып. 23. - М.: ВНИИА, 2016. 60 с.
4. Сычев В.Г., Рухович О.В., Романенков В А., Беличенко М.В, Листова М.П. Опыт создания единой систематизированной базы данных полевых опытов Агрохимслужбы и Геосети «Агрогеос» // Проблемы агрохимии и экологии. - 2008. - №.3. - С. 35 - 38.
RESULTS OF MONITORING CROP YIELDS, PRODUCTIVITY OF CROP ROTATIONS, AND CHANGES IN SOIL PROPERTIES IN LONG-TERM EXPERIMENTS OF GEOGRAPHIC NETWORK
V. G. Sychev1, M. V. Belichenko1, V.A Romanenkov1'2 1 Pryanishnikov All-Russian Research Institute of Agrochemistry, uL Pryatushnikova 31A, Moscow, 127550 Russia 2Moscow State University, Leninskie Gory 1-12, Moscow, 119992 Russia E-mail: geosetvniia(a)gmaiL com
A brief overview of the Geographic Network long-term experiments and the factors studied is given. Positive examples of the long-term use of mineral and organo-mineral fertilizing systems in combination with plant protection are noted. The results of long-term experiments on soddy-podzolic, gray forest, and chernozemic soils are generalized; their characteristic features are noted, and perspective tasks are considered. It is shown that, under favorable weather conditions and prolonged systematic use of mineral and organic fertilizers, an increase in yield is achieved against the background of improved agrochemical properties of soils: an increase in the contents of mobile phosphorus and potassium and stabilization of humus content. Keywords: long-term experiments, results, promising directions.
ТРАНСФОРМАЦИЯ КАЛИЯ В ПОЧВАХ АГРОЦЕНОЗОВ БЕЗ ПРИМЕНЕНИЯ УДОБРЕНИЙ
В.Г. Сычев, ак. PAH,JI.B. Никитина, к.б.н, ВНИИ агрохимии имени Д.Н. Прянишникова 127550, Москва, ул. Прянишникова, д. 31а, e-mail:kalinik@!bk.ru
Исследования, проведенные в длительных опытах в различных почвенно-климатических зонах, свидетельствуют о необходимости оценки условий калийного питания растений при длительном сельскохозяйственном использовании разных типов почв без удобрений по содержанию в почвах как обменного, так и необменного калия. Показано, что в агроценозах без применения удобрений в условиях некомпенсируемого выноса калия формирование урожая обеспечивалось за счет мобилизации природного необменного калия под влиянием растений. В дерново-подзолистой и серой лесной почвах при среднегодовом уровне продуктивности 20,528,6 ц з.е/га ежегодно использовалось дополнительно из почвенных запасов супесчаной почвы 47,9 кг К20/га, тяжелосуглинистой - 39,5-61,6 и серой лесной - 60 кг К20/га. На исходно богатых калием чернозёмах в вариантах без удобрений при среднегодовом уровне продуктивности 28,9-45,0 ц з.е/га на долю мобилизованного необменного калия приходится 80,0-99,0% в общем выносе этого элемента с урожаем. Интенсивность мобилизации необменного калия на чернозёмных почвах составляла 57,0-95,0 кг К20/га в год. В светло-каштановых почвах при среднегодовой продуктивности орошаемых полевых севооборотов 46,2-55,0 ц з.е/га ежегодная мобилизация необменного калия была очень высокой - 139-144 кг К20/га.
Ключевые слова: длительные опыты, обменный и необменный калий, дерново-подзолистые и серые лесные почвы, выщелоченные черноземы, каштановые почвы, почвенно-климатические зоны, агроценозы.
Сокращение применения удобрений в стране, в том числе калийных, привело к тому, что формирование урожая сельскохозяйственных культур за последние 20 лет происходит в основном за счет естественного плодородия почв и запасов питательных веществ, созданных предшествующей удобренностью [9]. Исследованиями в длительных опытах, проведённых в различных почвенно-климатических зонах страны, установлено, что при постоянном выносе калия урожаем сельскохозяйственных культур, при дефицитном балансе в почвах агроце-нозов наблюдалось как снижение содержания обменного калия [10, 14], так и увеличение его количества или сохранение на уровне, близком к исходному [5, 6, 16]. Известно, что в почве все время идут два противоположно
направленных процесса - трансформация необменных форм калия в обменную (мобилизация калия) и переход обменной формы в необменную (фиксация калия) [11]. Когда при дефицитном балансе содержание обменного калия в течение вегетации не изменяется, повышается или снижается наблюдается превалирование процесса мобилизации над фиксацией, т.е. растения полностью удовлетворяют свои потребности в этом элементе питания за счёт необменных форм. Участие необменного калия в питании растений установлено К.К. Гедройцем [3] и подтверждено работами ряда исследователей в последующие годы [6, 8, 11, 15, 16].
По данным [8] в вариантах без внесения удобрений на долю мобилизованного необменного калия приходится от 60 до 100% выноса элемента растениями.
Цель исследований - определить участие обменного и необменного калия в почвах агроценозов при длительном сельскохозяйственном их использовании без применения удобрений.
Методика. Для установления закономерностей изменения калийного режима почв, динамики этих изменений, а также определения их агрономической значимости, исследования калийного режима почв разного типа и гранулометрического состава в длительных опытах проводили по единым программе и методике [12]. При определении обменного калия в почвах использовали метод Масловой (1М СНзСООЫН,). О преимуществах этого метода свидетельствует ряд испытаний, проведённых на разных почвах [2]. Данные об участии обменного и необменного калия в питании растений получены расчетным путем. Количество калия, использованного растениями из обменной формы, рассчитывали по разности между содержанием обменного калия в почве до закладки опыта и после прохождения полной ротации севооборота. Участие необменного калия в питании растений определяли по разности между общим выносом калия урожаем и убылью обменного калия в почве за одну или несколько ротаций севооборота.
Результаты и их обсуждение. По данным [10, 11, 14, 15] вынос калия с урожаем часто существенно превосходит его содержание в почве в обменной форме и значительная часть калия в общем выносе приходится на долю необменной формы этого элемента
