CC BY
47
УДК 631.445.41/452
ТЕНДЕНЦИИ ИЗМЕНЕНИЯ ПЛОДОРОДИЯ ЧЕРНОЗЕМОВ ЮЖНОГО УРАЛА ПРИ РАЗЛИЧНЫХ СИСТЕМАХ УДОБРЕНИЙ
Н.А. СЕРЕДА, доктор биологических наук, профессор
Башкирский ГЛУ
Р. И. БАЯЗИТОВА, кандидат сельскохозяйственных наук, нач. отдела
ФГУ«Центр агрохимического обслуживания «Башкирский»
М.В. НАФИКОВА, аспирант Башкирский ГАУ E-mail: [email protected]
Резюме. Были установлены тенденции и скорость изменения агрохимических свойств трех подтипов черноземов без внесения удобрений и с минеральной, органической (био-удобрения и сидераты) и минерал-органической системами внесения удобрений. Ключевые слова: чернозем выщелоченный, чернозем типичный, чернозем обыкновенный, гумус, минеральный азот, подвижный фосфор, обменный калий, минеральные удобрения, навоз, сидераты, тенденции и темпы изменения, воспроизводство плодородия.
В процессе сельскохозяйственного использования наметилась устойчивая тенденция уменьшения гумусового слоя и гумусированности почвы. Содержание подвижного гумуса в них, по сравнению с целинными аналогами, снизилось на 20...60 %, общего
— на 10...30 % [1, 2]. Кроме того, уменьшается концентрация подвижных форм фосфора и калия, прежде всего в почвах с высокой степенью обеспеченности этим элементами питания [3, 4].
Регулирование почвенного плодородия предполагает определение тенденций и темпов его изменения, а также затрат агрохимических средств для его воспроизводства. Степень антропогенного воздействия на свойства почвы рассматривается, как правило, за определенный промежуток времени (одна или несколько ротаций севооборота и др.). При этом возможно искажение действительных результатов и выводов, обусловленное изменениями свойств почв под влиянием гидротермических условий. Поэтому цель нашей работы — более точное определение направленности почвенных
процессов и темпов изменения свойств почвы путем анализа сезонных и многолетних наблюдений.
Условия, материалы и методы. Динамику элементов питания растений и гумуса при различных системах удобрений (органическая — навоз 30... 60 т/га, сидераты — зеленая масса гороха 20...25 т/га; минеральная — (N1’)^ 90К20 30 и органоминеральная
— сочетание указанных доз и норм удобрений) изучали на трех подтипах черноземов Республики Башкортостан: выщелоченном (южная лесостепь), типичном (предуральская степь) и обыкновенном (зауральская степная зона). Исследования проводили в шестипольных зернопаропропашных севооборотах в течение двух ротаций на черноземе выщелоченном и одной ротации — на черноземах типичном и обыкновенном. Чередование культур в севооборотах — пар чистый, озимая рожь (в Зауралье — яровая пшеница), яровая пшеница, кукуруза, яровая пшеница, ячмень или овес. Агрохимические исследования проводили общепринятыми методами, содержание подвижного фосфора в черноземах выщелоченном и обыкновенном определяли по Чирикову, в черноземе типичном — по Мачигину. Отбор и анализ образцов почвы проводили четыре раза за вегетационный период в течение ротации севооборота.
Результаты и обсуждение. Валовое содержание элементов питания и гумуса, в также качественный состав последнего в варианте без внесения удобрений приобрели относительную устойчивость: отмечалось незначительное снижение концентрации гумуса, общего азота и калия от начала к концу ротации севооборотов (рис. 1). Интенсивность изменения этих показателей зависела от степени выпахан-ности почвы. Так, в черноземе выщелоченном со-
Рис. 1. Изменение содержания гумуса: I — чернозем выщелоченный, II — чернозем типичный, 111 — чернозем обыкновенный с исходным содержанием гумуса а — 6,28 %, б — 8,25 %; | " |
— начало ротации; — конец ротации: —О— — темпы дегумификации.
держание гумуса уменьшилось существенно (с 9,50 до 9,26 %, НСР005 — 0,22 %), в типичном и обыкновенном разница оказалась недостоверной, снижение составило 0,06 и 0,12 % (НСР 005 соответственно 0,10 и 0,14 %).
Темпы минерализации органического вещества находились в прямой зависимости от уровня гуму-сированности почв. Так, за ротацию севооборота при исходном содержании гумуса в черноземе обыкновенном 8,25 % оно уменьшилось на 0,69 %, или 3,4 т/га в год, а в менее гумусированном аналоге (6,28 %) — на 0,12 %, или 0,6 т/га в год.
В черноземе выщелоченном скорость дегумифи-кации была значительно ниже — 0,42 т/га в год. Наименьшее ежегодное снижение количества гумуса отмечено в черноземе типичном — 0,33 т/га, что может быть связано, на наш взгляд, с более длительным сельскохозяйственным использованием пашни предуральской степи.
Действие минеральных удобрений на гумусное состояние было неоднозначным и зависело от экологических условий применения и доз внесения.
При минеральной системе удобрений темпы дегумификации черноземов снижались. С увеличением доз удобрений (на черноземе выщелоченном) их отрицательное влияние на процессы минерализации на фоне увеличивающейся урожайности культур почти полностью возмещалось новообразованным гумусом. Органические удобрения отдельно
или совместно с минеральными на всех подтипах черноземов способствовали улучшению гумусного состояния и обогащению почвы прежде всего лабильным гумусом. Расширенное воспроизводство гумуса обеспечивали средние дозы навоза (6...8 т/га севооборотной площади). Зеленое удобрение приводило к увеличению содержания гумуса в почве в год внесения, однако в дальнейшем оно постепенно снижалось до исходного уровня.
Наиболее вариабельным показателем агрохимического состояния в годовом и сезонном циклах, как это неоднократно отмечалось и для других типов
почв, был азотный режим. Коэффициенты вариации индивидуальных значений содержания минерального азота колебались в разных подтипах черноземов от 70 до 300 %, тогда как варьирование значений подвижного фосфора составляло 8...35 %, обменного калия — 4...28 %, а общего гумуса — 2...6 %. Так, содержание нитратного и аммонийного азота в черноземе выщелоченном весной перед посевом изменялось в пахотном слое в течение двух ротаций севооборота от 4 до 40 мг/кг. При средней концентрации подвижного фосфора (вариант без удобрений) 87 мг/кг почвы его содержание по годам менялось в интервале от 68 до 120 мг/кг, то есть соответствовало разным по обеспеченности классам.
Наименьшие коэффициенты варьирования показателей были характерны для раннего срока отбора почвенных образцов (до посева). Это может иметь принципиальное значение с методической точки зрения при агрохимическом мониторинге.
Таблица 2. Регрессионные модели изменения агрохимического состония черноземов Южного Урала
Подтип чернозема Содержание элементов питания, мг/кг
минеральный азот подвижный фосфор обменный калий
Без удобрений
Выщелоченный у* = -0,8 х + 26,0 у = -0,2 х + 87 у = -1,4х + 129
Типичный у = -1,13 х + 28,8 у = -0,6 х +61 у = -1,8 х +270
Обыкновенный у = -0,30 х + 9,36 у = -0,3 х + 49 у = -0,05 х + 162
На фоне средних доз минеральных удобрений (ЫвоРвоКзо)
Выщелоченный у = -1,10 х +39,3 у = 0,1 х + 131 у = -1,9 х + 155
Типичный у = -1,26 х +37,7 у = 0,2 х + 63 у = -2,0 х + 279
Обыкновенный у = -1,02 х+23,4 у = 0,6 х + 67 у = -1,4 х + 171
* у — содержание доступных форм элемента в почве, х — срок отбора почвенных образцов (по единой нумерации образцов от начала к концу опыта), в черноземе выщелоченном отбор образцов проводили три раза за период вегетации, в типичном и обыкновенном — четыре.
Таблица 1. Зависимость накопления минерального азота в почве от гидротерми ческих условий вегетационного периода
Срок отбора образ- цов Коэффициент парной корреляции Коэффициент множественной корреляции Константа уравнения регрессии
Ы- \Ы N-00 Ы-Т к_Т к Ос к_№ Ь
Чернозем выщелоченный
Май -0,16 -0,37 0,75 0,86 6,22 -0,05 -0,36 -26,83
Июнь -0,35 0,18 -0,57 0,41 -3,48 -0,06 -0,06 80,74
Июль -0,20 0,60 -0,58 0,56 -2,93 0,24 -0,06 56,57
Чернозем типичный
Май 0,28 0,58 0,64 0,89 5,94 7,98 -0,87 89,11
Июнь -0,95 -0,67 0,11 1,00 11,63 -3,22 -0,90 24,64
Июль 0,49 0,23 -0,40 0,55 36,44 7,55 2,79 -89,00
Август 0,11 0,90 0,05 0,93 3,31 4,70 0,44 -32,61
Чернозем обыкновенный
Май -0,49 -0,82 0,66 0,91 1,55 -0,04 -0,22 12,46
Июнь -0,72 -0,83 0,27 0,93 -3,05 -0,31 -0,38 71,93
Июль 0,27 -0,18 0,00 0,30 1,30 -0,02 0,09 -21,71
Август -0,23 -0,63 -0,28 1,00 -0,49 -0,10 0,17 13,06
Примечание: IV— продуктивная влажность почвы в слое 0... 100 см, мм; Ос количество осадков за месяц, предшествующий определению, мм; Т — среднесуточная температура воздуха, °С.
О влиянии гидротермических условий на направленность почвенных процессов свидетельствуют высокие (0,8...1,0) значения коэффициентов множественной корреляции между содержанием элементов питания в каждый конкретный момент времени и количеством осадков за некоторый предшествующий период, среднесуточной температурой воздуха и влажностью почвы во время определения (табл. 1). По рассчитанным в результате исследований уравнениям множественной регрессии с достаточной степенью точности можно прогнозировать сезонные изменения агрохимических свойств изученных подтипов черноземов.
Наличие большого статистического материала позволило рассчитать уравнения регрессии (табл. 2) и уточнить тенденции изменения агрохимических свойств почвы.
Во всех подтипах черноземов без применения удобрений прослеживается устойчивая тенденция уменьшения количества минерального азота, подвижного фосфора и обменного калия к концу ротации севооборотов. Систематическое внесение минеральных и органических удобрений определяло направления изменений агрохимических свойств почвы.
Ежегодное снижение содержания минеральных форм азота в черноземе выщелоченном при использовании растениями естественного плодородия составляло 2,4 мг/кг, типичном — 4,5, обыкновенном — 1,2 мг/кг. Применение азотных удобрений повышало величину этого показателя. Так, в черноземе типичном в среднем за 5 лет при внесении количество доступных для растений форм азота в почве в первые две недели выросло, по сравнению с их содержанием за такой же период в контроле, на 38 кг/га,
— на 122,— на 209 кг/га. Использование органических и фосфорно-калийных удобрений повышало в составе общего азота, прежде всего долю негидролизуемой и трудногидролизуемой фракции, азотсодержащие химические удобрения — концентрацию легкогидролизуемых форм этого элемента.
Содержание подвижного фосфора в черноземе выщелоченном ежегодно снижалось на 0,6 мг/кг; типичном — на 2,4; обыкновенном — 1,2 мг/кг (табл. 3).
Положительный баланс этого элемента в системе почва-удобрение-растение, как было показано ранее [4, 5], обеспечивало применение сравнительно небольших доз суперфосфата (Рм). Для устойчивого повышения содержания подвижного фосфора в почве требовалось ежегодное использование более 45 кг/га Р.05. На фоне средних доз удобрений (Рй1) уравнения трендов для всех подтипов черноземов имели устойчивый восходящий характер.
При внесении 60 кг/га Р205 фактическое увеличение концентрации подвижного фосфора (с учетом поступления, выноса, внутрипочвенных превращений элемента и др.) в черноземе выщелоченном за две ротации севооборота составило 34 мг/кг, в типичном — 27, в обыкновенном — 14 мг/кг почвы. Характерно, что в первый год на черноземе выщелоченном применение суперфосфата в дозе 30,40 и 60 кг/га д.в. приводило к повышению содержания элемента на 35, 41 и 47 мг/кг почвы соответственно, а на фоне навоза в сочетании с 20 кг/га д.в. суперфосфата оно увеличивалось на 70 мг/кг. При повторных внесениях фосфорных удобрений темпы роста концентрации подвижных фосфатов в почве снижались.
Затраты фосфорных удобрений на повышение содержания подвижных форм элемента в почве изменялись в зависимости от экологических условий, доз, соотношений, видов удобрений и продолжительности их использования. С повышением дозы минеральных туков с 30 до 60 кг/га нормативы их затрат для увеличения концентрации подвижного фосфора на 1 мг/кг сокращались с 29,0 до 14,0 кг/га, а с учетом выноса урожаем — с 7,1 до 6,2 кг/га. Наименьшие затраты отмечены при органоминеральной системе (Р30) — 10,0 и 1,4 кг/га (с учетом и без учета выноса соответственно).
Под влиянием удобрений более чем в 2 раза повысилось содержание рыхлосвязанных фосфатов, и возросла сумма активных фосфатов. Лучшие в этом отношении результаты отмечены при внесении органических удобрений. Так, степень подвижности почвенных фосфатов (в 0,02 н. СаС12 вытяжке) в черноземе обыкновенном в варианте без удобрений колебалась на уровне 0,04...0,06 мг/л, при систематическом использовании фосфорных туков величина этого показателя выросла до 0,1...0, 15 мг/л, а в случае внесения навоза в паровое поле — до 0,2... 0,3 мг/л.
За период исследований во всех подтипах черноземов без применения удобрений содержание обменного калия постепенно снижалось. В черноземе выщелоченном оно уменьшалось на 4,2 мг/кг в год, в типичном —
Таблица 3. Уравнения трендов и темпы изменения содержания подвижного фосфора в черноземах при различной техногенной нагрузке
Виды и дозы Подтип чернозема
удобрений выщелоченный типичный | обыкновенный
Без удобрений Уравнения трендов У = -0,2х +87 У = -0,6х + 61 У = -0,3х + 49
Низкие (Рзо) У = -0,4х + 106 У = - 0,1х + 71 У= 0,2х + 62
Средние (Рео) У = 0,1 х + 131 У = 0,2х + 74 У= 0,6х + 67 !
Навоз 42 т/га У = -0,1х + 76 У = -4х + 82
Навоз + МРК У = х + 137 У = 1,1х + 78 У = -3,5х +101
Без удобрений Темпы изменения, мг/кг в год -0,6 -2,4 -1,2
Низкие (Рзо) -1,2 -0,4 +0,8
Средние (Рбо) +0,3 +0,8 +2,4
Навоз 42 т/га -0,4 -6
Навоз + ЫРК -3,0 -4,4 -7,8
на 4,5, в обыкновенном — на 2,8 мг/кг в год. Систематическое внесение поддерживающих доз калийных туков (20...30 кг/га) привело к некоторому улучшению калийного состояния почвы, однако баланс этого элемента оставался отрицательным, и к концу ротации севооборота его концентрация в почве снижалась. Благоприятный баланс и расширенное воспроизводство запасов калия достигалось при повышенных дозах калийных удобрений. Например, при ежегодном внесении 45 кг/га количество калия в выщелоченном черноземе к концу второй ротации увеличилось на 34 мг/кг почвы. Органоминеральная система удобрений также обеспечивала благоприятный баланс калия, при этом использование навоза было предпочтительнее, чем зеленое удобрение.
Степень подвижности калия при выращивании культур на фоне естественного плодородия в тече-
ние ротации севооборота составляла 4,5...7,0 мг/л, при ежегодном внесении хлористого калия она повышалась до 9,0 мг/л. В первый год после заделки навоза степень подвижности калия достигала 15,1 мг/л, а к концу ротации севооборота последействие органического удобрения ослабевало.
Выводы. Таким образом, мы уточнили тенденции и темпы изменения агрохимических свойств трех подтипов черноземов при различных системах удобрений, а также затраты агрохимических средств д ля воспроизводства их плодородия. Органическая система удобрения черноземов улучшала азотный режим, калийное состояние, способствовала мобилизации почвенных фосфатов. Расширенное воспроизводство основных элементов питания складывалось при использовании средних и повышенных доз минеральных удобрений, как отдельно, так в случае их совместного внесения с органическими.
Литература.
1. Хазиев Ф.Х., Мукатанов А.X., Хабиров И. К. и др. Почвы Башкортостана. — Уфа: Гилем, 1996. — 383 с.
2. Кольцова Г.А., Хазиев Ф.Х., Габбасова И М. Фосфатное состояние почв Башкортостана. — Уфа: Гилем, 2001. 212с.
3. Хазиев Ф.Х., Мукатанов А.Х., Багаутдинов Ф.Я, Органическое вещество почв Башкирии. — Уфа: БНЦ УрОАН СССР, 1991. — 188 с.
4. Середа Н.А. Агрохимические условия воспроизводства плодородия черноземов Башкортостана. — Уфа: Из-во БГАУ, 2002. — 228 с.
5. Середа Н.А., Хайруллин И.Х., Петрова М. В. Эффективность сидеритов и навоза в регулировании баланса элементов питания и гумуса в черноземе выщелоченном//Достижения науки и техники АПК. — 2007. — №11. — С. 6-7.
TENDENCIES OF CHANGING IN FERTILITY OF THE BLACK-SOIL (CHERNOZEMS) IN THE SOUTH URAL AREA WITH VARIOUS SYSTEMS OF FERTILIZERS APPLIED N.A. Sereda, R.l. Bayazitova, M.V. Nafikova
Summary. Tendencies and rates of changing of agrochemical properties have been estabyished for three sub-types of black-soil (chernozems) without the fertilizers applied, and wit mineral, organic (bio-manure and green manure) and mineralorganic systems of fertilizers applied.
Key words: chernozem salt washed, chernozem typical, chernozem ordinary, humus, mineral nitrogen, mobile phosphorus, exchange kalium, mineral fertilizers, manure, leies, tendencies and rates of change, fertility reproduction.
УДК 631.51.01
ИТОГИ СОВЕРШЕНСТВОВАНИЯ СИСТЕМ ОБРАБОТКИ ПОЧВЫ В БАШКОРТОСТАНЕ
PC. КИРАЕВ, доктор сельскохозяйственных наук, профессор
М. Г. С И РАЕВ, доктор сельскохозяйственных наук, профессор
E-mail: [email protected]
Резюме. На основании результатов многолетних исследований разработаны системы обработки почвы в севооборотах для различных зон Башкортостана. Ключевые слова: Башкортостан, севооборот, культура, почва, система обработки, агрофизические свойства, фитосанитарное состояние, урожайность, качество.
В условиях Башкортостана на основании результатов многолетних исследований, рекомендуется
применять в севооборотах комбинированную систему обработки почвы, состоящую из чередования рыхления без оборота пласта с минимальной обработкой под зерновые культуры и вспашкой или чизеле-ванием под пропашные культуры, пары, зернобобовые, гречиху и многолетние травы. При выращивании яровой пшеницы второй культурой после пара возможно использование технологии прямого посева. Объемы и кратность отдельных видов основной обработки различаются в зависимости от типа почвы, засушливости климата и структуры посевных площадей. Минимальная обработка шире применяется в степных районах и на почвах более рыхлого сложения. В северной и северо-восточной лесостепи, в предгорных хозяйствах, где преобладают почвы тяжелого механического состава, чаще приходится использовать глубокую вспашку и чизельную обработ-
