CC BY
28DOI:10.24411/2225-2584-2019-10057 УДК 631.811:631.416.2:631.416.4:631.452
УДОБРЕНИЯ И МОДЕЛИ ИХ ВЛИЯНИЯ НА ПРОДУКТИВНОСТЬ И ПЛОДОРОДИЕ СЕРЫХ ЛЕСНЫХ ПОЧВ ВЕРХНЕВОЛЖЬЯ
В.В. ОКОРКОВ, доктор сельскохозяйственных наук, главный научный сотрудник (е-mail: okorkovvv@ yandex.ru)
О.А. ФЕНОВА, кандидат сельскохозяйственных наук, старший научный сотрудник
Л.А. ОКОРКОВА, старший научный сотрудник
Верхневолжский федеральный научный аграрный центр
ул. Центральная, д. 3, п. Новый, Суздальский р-н, Владимирская обл., 601260, Российская Федерация
Резюме. На серой лесной почве Верхневолжья изучено влияние систем удобрения на продуктивность 7-польного зернотравяного севооборота, изменение агрохимических свойств почвы, на их взаимосвязь. Установлено определяющее влияние азотных минеральных и органических удобрений на урожайность зерновых культур и трав 2-го года пользования. Оно обусловлено их влиянием на запасы нитратного и аммонийного азота в жидкой фазе почвы в ранние периоды вегетации культур, сумма которых представляет мобильный фонд азота. Между средней продуктивностью севооборота и мобильным фондом азота, запасами нитратного азота в ранние периоды вегетации культур установлена тесная степенная или гиперболическая взаимосвязь. Предложено оценивать запасы мобильного фонда азота через мобилизирующее действие азота минеральных и органических удобрений, размеры симбиотической азотфиксации бобовыми культурами. Между мобильным фондом азота и мобилизирующим действием удобрений установлена тесная линейная связь. Это позволяет заранее планировать среднюю продуктивность севооборота по обеспеченности почвы азотом. Установлено, что в настоящее время ежегодная восстановительная способность серой лесной почвы в отношении поглощенных, возделываемыми культурами, фосфора и калия составляет 25 кг/га Р2О5 и 87 кг/га К2О. Среднегодовая доза минеральных удобрений N42 P43 K34 3 в 7-польном севообороте наиболее окупаема и способна обеспечивать его продуктивность в соответствии с обеспеченностью азотом. При этом потенциальное плодородие почвы по азоту, фосфору и калию падало. При сочетании этой дозы минеральных удобрений с внесением 40 и 60 т/га навоза за севооборот, происходило повышение почвенного плодородия по азоту и фосфору и уменьшение его падения по калию.
Ключевые слова: серая лесная почва Верхневолжья, системы удобрения, продуктивность севооборота, запасы N-NH^u N-N0, в жидкой фазе почвы, подвижный фосфор, обменный калии, уравнения взаимосвязи.
Для цитирования: Окорков В.В., Фенова О.А., Окоркова Л.А. Удобрения и модели их влияния на продуктивность и плодородие серых лесных почв Верхневолжья. Владимирский земледелец. 2019. №2. С. 4-11. D0I:10.24411/2225-2584-2019-10057.
Доктриной безопасности РФ определено, что каждый регион должен удовлетворять потребность жителей в питании привычными продуктами местного производства. В решении задачи по импортзамещению должны участвовать все категории хозяйств и, в первую очередь, коллективные
сельхозпредприятия, за которыми закреплено более 7580% землепользований и основное поголовье скота [1].
Серые лесные почвы во Владимирском регионе занимают площадь 220 тыс. га и составляют 33% пашни. В настоящее время на них получают более 70% валовой сельскохозяйственной продукции. Серые лесные почвы «ополий» также встречаются в виде отдельных включений в типичные для Нечерноземья подзолистые почвы в Ивановской и Ярославской областях [2]. В Верхневолжском регионе серые лесные почвы в пашне занимают 305 тыс. га.
Распаханные серые лесные почвы (по сравнению с окружающими дерново-подзолистыми почвами) имеют значительный пахотный горизонт (25-30 см), более высокое содержание гумуса (2,3-4,5 %), меньшую кислотность (рНКС1 - 5,2-6,5). Они нередко богаты карбонатами и отличаются высокой степенью насыщенности основаниями (75-95 %), а также лучше обеспечены азотом и зольными элементами [3]. По всему почвенному профилю в них отсутствует обменный алюминий в токсичных количествах для корневых систем возделываемых культур.
Как для дерново-подзолистых почв Центрального округа и почв лесостепной зоны [4], так и интразональныых серых лесных почв Верхневолжья [3] основным элементом питания, лимитирующим урожайность зерновых культур, является азот. Для дерново-подзолистых почв южно-таежной лесной подзоны на основе обобщения многочисленных полевых опытов разработана концептуальная модель прогноза эффективности применения азотных удобрений при возделывании озимой ржи [4]. По модели эффективность азотных удобрений (окупаемость 1 кг азота удобрений прибавкой урожая зерна, кг) снижалась с ростом дозы азота, но повышалась с уровнем обеспеченности почвы подвижным фосфором и обменным калием. В то же время в концептуальной модели прогноза эффективности применения азотных удобрений не привлекают данных непосредственного содержания минеральных форм азота в почве ввиду высокого их варьирования по срокам наблюдения. Однако это варьирование на почвах средне- и тяжелосуглинистого гранулометрического состава при весеннем применении азотных удобрений, в первую очередь, может быть связано с поглощением минерального азота возделываемыми культурами, в меньшей мере вымыванием в более глубокие слои и процессами денитрификации. Следует учитывать и то обстоятельство, что весь нитратный азот находится в жидкой фазе почвы, а аммонийный - частично. Поэтому запасы нитратного азота почвы должны использоваться растениями более полно и оказывать более значительное влияние на урожайность возделываемых культур, чем почвенные запасы аммонийного азота.
№ 2 (88) 2019
g/iaduMipckül ЗемдеШецТ)
1. Схема опыта
№ Вариант № Вариант
1 Контроль (б/у) 10 Фон + навоз 1-я доза + ^Р.Д
2 Известкование по полной гидролитической кислотности 11 Фон + навоз 1-я доза + ^Р^
3 Фон + Р К 1 1 12 Фон + навоз 2-я доза + Р1К1
4 Фон + ^РД 13 Фон + навоз 2-я доза + ^Р^
5 Фон + ^Р^К 14 Фон + навоз 2-я доза + N^1^
6 Фон + навоз 40 т/га за ротацию (1-я доза) 15 Фон + навоз 3-я доза + Р1К1
7 Фон + навоз 60 т/га (2-я доза) 16 Фон + навоз 3-я доза + ^Р^
8 Фон + навоз 80 т/га (3-я доза) 17 Фон + навоз 3-я доза + ^Р2К2
9 Фон + навоз 1-я доза + РК 1 1
Цель исследования: на серых лесных почвах Верхневолжья в 7-польном севообороте изучить влияние различных систем удобрения на увеличение продуктивности возделываемых культур севооборота, характеризующихся высоким качеством продукции, при сохранении и повышении плодородия почвы, на эффективное использование почвенно-климатических условий и удобрений.
2. Дозы минеральных удобрений, вносимых под культуры в 3-й ротации 7-польного севооборота
Культура Дозы минеральных удобрений, кг/га д.в.
0-я 1-я 2-я 3-я
Занятой пар 0 - N60 N75
Яровая пшеница 0 Р40К40 N40P40K40 N80P80K80
Овес с подсевом трав 0 Р40К40 N40P40K40 N80P80K80
Травы 1-го года пользования 0 Р40К40 N40P40K40 N40P80K80
Травы 2-го года пользования 0 Р40К40 N40P40K40 N80P80K80
Озимая пшеница 0 Р40К40 N40P40K40 N80P80K80
Ячмень 0 Р40К40 N40P40K40 N80P80K80
Сумма удобрений 0 Р240К240 N300P240K240 N5^4801480
Условия, материалы и методы. Схема опыта представлена в таблице 1. Стационарный опыт закладывался в 1991-1993 гг. и был развернут в 3-х полях в севообороте: 1) занятой пар (викоовсяная смесь); 2) озимая рожь; 3) картофель; 4) овес с подсевом трав (клевер+тимофеевка); 5) травы 1-го года пользования; 6) травы 2-го года пользования; 7) озимая рожь; 8) ячмень. Опыт развертывался по одному полю севооборота в год. Повторность его трехкратная, площадь делянки 100 м2 (5 м х 20 м). Размещение делянок рендомизированное. Площадь учетной делянки при уборке зерновых 44 м2, картофеля 28 м2. Урожай однолетних и многолетних трав учитывали парцеллярным способом.
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; после занятого пара высевали яровую пшеницу, трав 2-го года пользования -озимую пшеницу.
В начале 1-й ротации провели известкование по полной гидролитической кислотности. На его фоне изучали влияние различных доз подстилочного навоза (0, 40, 60 и 80 т/га), вносимых под озимую рожь после уборки занятого пара, и минеральных удобрений, их сочетания на агрохимические (ежегодно), химические и физико-химические (в конце ротации) параметры серых лесных почв в слое 0-40 см .
Наблюдения за запасами влаги в метровом слое почвы вели в 4-х вариантах. Во 2-й и 3-й ротациях севооборотов изучали последействие известкования.
Культуры 7-польного севооборота (3-я ротация) и дозы вносимых минеральных удобрений представлены в табл. 2.
В опыте применяли аммиачную селитру, простой суперфосфат, калийную соль. Фосфорно-калийные удобрения вносили осенью под основную обработку почвы, азотные - весной под предпосевную культивацию под однолетние травы и яровые зерновые, в подкормку озимых и многолетних трав. В 3-й ротации фосфорно-калийные удобрения под травы 1-го года пользования вносили поверхностно после уборки покровной культуры, под травы 2-го года пользования - осенью поверхностно после уборки трав 1-го года пользования.
Перед закладкой опыта степень насыщенности основаниями варьировала от 83 до 87 %, а величина гидролитической кислотности - от 3,2 до 4,6 мг-экв/100 г почвы, обменная кислотность - от 0,09 до 0,13 мг-экв/100 г почвы. Кислотность почвы обусловлена в основном ионами водорода и не наносила особого вреда культурным растениям. Малые величины обменной кислотности и обменного алюминия, как в пахотном, так и подпахотном горизонтах токсично не влияли на развитие корневых систем возделываемых культур и не препятствовали проникновению их в более глубокие слои [3].
3. Урожайность и продуктивность культур севооборота в 3-й ротации в зависимости от систем удобрения, ц/га з.е.
Вариант Вико-овсяная смесь, 20072009 гг. Яровая пшеница 20082010 гг. Овес, 20092011 гг. Травы 1 г.п., 20102012 гг. Травы 2 г.п., 20112013 гг. Озимая пшеница, 2012 -2014 гг. Ячмень, 2013-2015 гг. Средняя продуктивность Окупаемость 1 кг д.в. прибавкой, кг з.е./кг дв.
1. Контроль 22,8 39,2 23,8 41,8 17,9 36,5 33,4 30,8 -
2. Известь (Ф) 22,6 38,1 23,4 40,4 17,9 34,9 33,8 30,2 -
3. Ф+Р240К240 23,7 40,1 23,9 44,0 22,6 39,5 41,0 33,5 4,9
4. Ф+N300Р240К240 29,2 53,5 31,9 40,3 24,8 49,4 49,0 39,7 8,6
5. Ф+N515Р480К480 30,8 55,2 38,3 41,2 25,6 55,8 51,4 42,7 5,9
6. Ф+навоз 40 т (Н40) 23,7 47,0 28,1 40,6 20,8 37,6 38,9 33,8 5,3
7. Ф+Н60 22,8 47,8 30,6 40,7 22,5 39,6 41,1 35,0 4,7
8. Ф+Н80 23,6 48,3 29,0 41,9 21,9 41,4 40,7 35,3 3,7
9. Ф+Н40+Р240К240 23,4 47,4 28,8 43,3 22,5 42,3 41,5 35,6 4,0
10.Ф+Н40+N300Р240К240 28,9 53,5 36,0 42,7 25,2 51,7 48,0 40,9 6,0
11.Ф+Н40+N515Р480К480 30,7 52,7 40,3 42,4 25,0 57,5 52,5 43,0 4,6
12.Ф+Н60+Р240К240 24,0 47,6 30,8 42,0 23,4 42,6 43,5 36,3 3,6
13.Ф+H60+N300Р240К240 28,9 54,7 36,3 41,3 25,0 52,3 48,4 41,0 5,1
14.Ф+Н60+N515Р480К480 33,2 57,9 39,0 43,6 25,5 57,5 51,1 43,9 4,4
15.Ф+Н80+Р240К240 25,0 49,3 30,7 43,9 22,6 45,9 42,4 37,1 3,4
16.Ф+Н80+N300Р240К240 30,4 55,3 36,5 42,5 25,2 51,1 48,6 41,4 4,5
17.Ф+Н80+N515Р480К480 31,8 56,8 39,9 42,3 25,0 58,5 51,2 43,6 3,9
НСР05, ц/га з.е. 3,0 4,4 2,8 3,9 2,3 3,8 3,6 - -
4. Математические зависимости по влиянию удобрений на урожай сельскохозяйственных культур 7-польного севооборота (2007-2015 гг.), ц з.е./га
Культура севооборота Годы исследований Уравнение взаимосвязи (п = 16) Р2
Занятой пар 2007-2009 У = 23,6 + 0,102х2 0,975 0,950
Яровая пшеница 2008-2010 У = 43,0 + 0,0745х1 + 0,132х2 У = 39,6 + 1,08х1 + 1,83х205 -2 0,115(х1х2)0'5 0,892 0,971 0,796 0,944
Овес 2009-2011 У = 25,6 + 0,062х1 + 0,143х2 0,965 0,930
Травы 1-го г. п. 2010-2012 У = 40,9 - 0,44х205 + 0,364х305 + 0,033(х1х2)05 0,838 0,702
Травы 2-го г. п. 2011-2013 У = 18,8 + 0,045х1 +0,108х2 +0,084х3 -0,0008х1х3 - 0,0013х2х3 0,970 0,941
Озимая пшеница 2012-2014 У = 37,1 + 0,053х1 + 0,159х2 + 0,078х3 0,977 0,955
Ячмень 2013-2015 У = 40,8 + 0,146х2 У = 37,4 +0,24х102 +0,94х205 + 0,53х305 0,905 0,967 0,820 0,935
В среднем за севооборот 2007-2015 У = 31,5 + 0,89 х105 + 0,78 х205 + 0,38 х305 У = 32,6 + 0,297 х1 + 0,126 х2 0,988 0,963 0,976 0,927
Примечания. х1 - доза навоза, внесенного в занятом пару, т/га; х2 - доза азота минеральных удобрений, вносимых под культуру, кг/га; х3 - доза фосфорно-калийных удобрений, вносимых под культуру, в расчете на Р2О5, кг/га. За севооборот параметры х1, х2, х3 соответствуют среднегодовым дозам за 3-ю ротацию.
Результаты и обсуждение.
В таблице 3 приведены данные по влиянию удобрений на урожайность и продуктивность культур 7-польного севооборота. Математический анализ
этих данных показал, что урожайность викоовсяной
смеси, яровой пшеницы, овса и ячменя преимущественно повышалась от применения азота минеральных удобрений, действия и последействия навоза (табл. 4). Рост урожайности культур от применения азотных удобрений увеличивал вынос ими фосфора и калия. Азотные минеральные удобрения не увеличивали урожайность трав
1-го года пользования. Фосфорно-калийные
удобрения положительно влияли на продуктивность трав 1-го и
2-го года пользования и озимой
пшеницы, идущей по пласту трав 2-го года пользования. Урожаем трав 1-го года пользования выносилось до 257 кг/га, а 2-го года - до 155 кг/га К2О. Поэтому они обедняли почву доступным калием, способствовали повышению эффективности калийных удобрений на последующей культуре. Элементы питания были наиболее окупаемы при применении одинарной дозы NPK, наименее - при внесении навоза и сочетании его с фосфорно-калийными удобрениями.
За ротацию 7-польного зернотравяного севооборота средняя продуктивность культур на 92,7 % определялась применением азотных минеральных и органических удобрений.
Так как влияние азотных удобрений и навоза на урожайность возделываемых культур и продуктивность севооборота проявляется через содержание и запасы минеральных форм азота, то в таблице 5 представлены данные по динамике средних ежегодных запасов N-NO3 и N-NH4 в слое 0-40 см почвы под культурами 7-польного севооборота за 2007-2015 гг.
В среднем за 9 лет в ранний период вегетации культур запасы нитратного азота в контроле составляли около 42 кг/га, при органических системах удобрения возрастали до 46-51 кг/га. Эти запасы резко увеличивались до 90-123 кг/га при применении соответственно одинарной и двойной доз полного минерального удобрения. При сочетании органических удобрений с последними они
варьировали от 97 до 160 кг/га, а с фосфорно-калийными -от 47 до 57 кг/га N-N03.
К середине вегетации (2-й срок наблюдений) запасы нитратного азота заметно снижались во всех вариантах. В вариантах контроля, фона известкования, применения органических удобрений и сочетания их с РК удобрениями они уменьшались до 18-24 кг/га, в вариантах внесения одинарной дозы NPK и сочетания ее с органическими удобрениями - до 29-35 кг/га, внесения двойной дозы NPK и ее сочетания с навозом - до 45-50 кг/га. К уборке по сравнению с серединой вегетации наблюдали небольшое повышение запасов N-N03.
Между средней продуктивностью севооборота (у, ц з.е./ га) и среднегодовыми запасами N-N03 в слое 0-40 см почвы в ранний период вегетации (х, кг/га; 42,2<х<160) выявлена тесная степенная или гиперболическая зависимости (табл. 6).
Такие же взаимосвязи установлены между продуктивностью возделываемых культур и величиной снижения запасов N-N03 от всходов (1-й срок) ко 2-му сроку наблюдений (Дх = w, кг/га; 22,8<Дх<109). Такое снижение запасов нитратного азота происходило преимущественно за счет поглощения его растениями [5].
В динамике запасов аммонийного азота в слое 0-40 см почвы больших изменений по периодам вегетации не отмечено (табл. 5). В зависимости от системы удобрения во 2-й срок наблюдений по сравнению с 1-м происходило
5. Влияние систем удобрения на средние ежегодные запасы N-N0, и N-NН4 в слое почвы 0-40 см под культурами 7-польного севооборота в различные периоды их вегетации за 2007-2015 гг., кг/га_
Вариант Всходы или возобновление вегетации (1-й срок) Колошение и бутонизация (2-й срок) После уборки Снижение запасов во 2-й срок по сравнению с 1-м
кг/га %
N-N0, N-N4 4 N-N0, N-N4 4 N-N0, N-N4 4 £N-N0, £N-N4 4 £N-N0, £N-N4 4
1.Контроль 42,2 98,1 18,1 84,3 25,6 97,9 24,1 13,8 57 14,1
2.Фон известкования 42,4 98,2 19,8 84,8 28,7 102 22,8 13,4 54 13,6
3.Фон + РК 44,1 96,0 18,9 83,2 28,7 98,9 25,1 12,8 57 13,3
4.Фон + NPK 90,0 107 28,7 98,9 37,8 104 61,3 8,0 68 7,5
5.Фон + 2 NPK 123 118 44,8 107 52,3 109 78,2 11,4 64 10,7
б.Фон + навоз 40 т/га (Н40) 46,5 104 20,6 92,2 31,2 98,8 26,0 11,3 56 10,9
7.Фон + навоз 60 т/га 50,6 106 22,3 91,7 34,1 106 28,3 14,2 56 13,4
8.Фон + навоз 80 т/га 51,3 105 19,9 90,6 33,8 98,5 31,5 14,0 61 13,4
9.Фон + Н40 + РК 47,1 109 19,4 95,9 27,8 100 27,7 13,1 59 12,0
10.Фон + Н40 + NPK 97,5 114 33,0 92,1 39,9 104 64,5 20,0 66 17,5
11.Фон + Н40 + 2NPK 144 123 46,9 92,4 57,0 109 97,1 30,2 67 24,6
12.Фон + Н60 + РК 51,0 110 20,8 94,2 33,7 108 30,2 16,3 59 14,8
13.Фон + Н60 + NPK 101 115 35,3 89,8 41,1 111 65,7 25,1 65 21,8
14.Фон + Н60 + 2NPK 150 136 48,3 106 53,9 118 102 30,5 68 22,4
15.Фон + Н80 + РК 56,8 102 23,9 82,1 33,7 112 32,9 20,2 58 19,8
16.Фон + Н80 + NPK 111 116 33,4 93,3 43,7 117 77,6 22,6 70 19,5
17.Фон + Н80 + 2NPK 160 127 50,6 93,8 57,9 113 109 33,1 68 26,1
6. Взаимосвязь продуктивности 7-польного севооборота (у, ц з.е./га) с запасами нитратного азота (х, кг/га) и мобильным фондом азота кг/га) в слое почвы 0-40 см в ранний период вегетации культур за 2007-2015 гг.
Вид взаимосвязи
Степенная
Гиперболическая
Степенная
Гиперболическая
Степенная
Гиперболическая
Уравнение взаимосвязи, п = 17
у = 28,8 (х - 40)0,с
у = 51,3 ■
24,7+х
у = 27,8 ^ - 20)0
у = 49,3 •
12,4+w
у = 26,7 (г - 60)01
у = 53,7 •
41,2+z
К
0,987
0,998
0,983
0,998
0,963
0,995
К2
0,975
0,996
0,967
0,997
0,928
0,991
Примечание. w = Дх, кг/га - снижение запасов нитратного азота в слое 0-40 см почвы во 2-й срок наблюдений по сравнению с 1-м (табл. 5).
их снижение на 8-33 кг/га. После уборки культур по сравнению со 2-м сроком запасы аммонийного азота вновь увеличивались.
На основании запасов нитратного и аммонийного азота в слое 0-40 см почвы (табл. 5) был рассчитан мобильный фонд азота (г, кг/га), представляющий собой сумму запасов нитратного и аммонийного азота в жидкой фазе серой лесной почвы в ранний период вегетации культур [3]. Процент снижения исходных запасов минеральных форм азота во 2-й срок наблюдений по сравнению с 1-м (табл. 5) свидетельствует о коэффициенте использования этих форм минерального азота. Видны большие различия в этом параметре для запасов нитратного и аммонийного азота за этот период, что связано с полным нахождением нитратного азота в жидкой фазе, а аммонийного - частичным. С увеличением запасов этих форм минерального азота росли и коэффициенты их использования.
Между продуктивностью севооборота (у, ц з.е./га) и мобильным фондом азота (г, кг/га; 66,4<г<208), как и между первым параметром и запасами нитратного азота в ранний период вегетации культур, также выявлены тесные степенная и гиперболическая зависимости (табл. 6, рис. 1). Мобильный фонд азота учитывает влияние на продуктивность севооборота как нитратного, так и аммонийного азота.
Как было показано (табл. 6, рис. 1), величина урожая и средняя продуктивность возделываемых культур севооборота на серых лесных почвах Ополья определяется запасами нитратного и аммонийного азота в жидкой фазе почвы, то есть мобильным фондом азота (МФ). В то же время запасы МФ азота формируютсяпреимущественноотазотаприменяемых минеральных и органических удобрений, которые
мобилизационного пула азота обеспечивают усиление трансформации аммонийного азота минеральных удобрений в нитратную форму, а легкогидролизуемых форм азота - в аммонийный и нитратный азот. Установлено также (табл. 3), что в 3-й ротации окупаемость прибавкой 1 кг питательных веществ органических удобрений была в 2 раза ниже, чем минеральных удобрений. Очевидно, это обусловлено более слабым мобилизующим азот почвы действием азота органических удобрений, чем минеральных удобрений. Поэтому в первом приближении размеры среднегодового мобилизационного пула азота кг/га) можно оценить суммой азота минеральных удобрений и половины азота органических, в том числе и симбиотически связанного азота бобовыми культурами:
^ = Дмт + 1/2 Дмо + 1/2 Чи, Ш' где SN - среднегодовой размер
мобилизационного пула азота, обеспечивающего
трансформацию почвенного азота, кг/га N
Дт - среднегодовая доза азота минеральных удобрений, кг/га;
Д№ - среднегодовая доза азота органических удобрений, кг/га;
VNЬ - среднегодовые размеры симбиотически связываемого азота, кг/га.
Было установлено [6], что азот пожнивно-корневых остатков многолетних бобовых и бобово-злаковых трав способствует трансформации почвенного азота в минеральные формы, преимущественно в нитратную, в такой же мере, как азот минеральных удобрений. Однако на серых лесных почвах Верхневолжья количество симбиотически связанного азота в пожнивно-корневых остатках примерно в 2 раза меньше, чем всего симбиотически связанного азота клубеньковыми бактериями. Половина его удаляется с надземной массой трав.
можно рассматривать в качестве мобилизующего Рис. 1. Взаимосвязь средней продуктивности 7-польного севообо-азот почвы начала, то есть они выступают в качестве Рота У Ц зе/га) с мобильным фондом азота за 3-ю Ротацию (1), мобилизационного пула (фонда) азота. Запасы (2007-2015 гг-) от до3 извести
X
г
,= 230 3 210
| 5 190 I по
о о
§ 5 130
Ё |110 Э
я 90 70
° 50
у = 1,72х - 6,0 Я2 = 0,980
с мобильным фондом азота (у = МФм, кг/га; рис. 2). Из уравнения взаимосвязи следует, что величина мобильного фонда азота по сравнению с его мобилизационным пулом на серых лесных почвах Верхневолжья возрастает в 1,72 раза.
Такая же тесная взаимосвязь наблюдается между
мобилизационным пулом азота и запасами нитратного
азота (у, кг/га) в слое почвы 0-40 см в ранние периоды
вегетации культур (табл. 5) для 7-польного севооборота:
у = 1,48 SN - 18,9, (2)
п = 14, г = 0,990, г2 = 0,979,
доверительный интервал = 12,4 кг/га.
Рис. 2. Взаимосвязь между мобильным фондом азота и его На основании выбранной дозы применения
мобилизационным пулом на серых лесных почвах Верхневолжья органических и минеральных удобрений за ротацию
для 7-польного зернотравяного севооборота при применении севооборота, учитывая содержание азота в органических
^К, органических удобрений и сочетания их с рК и ^К удобрениях и размеры симбиотически связываемого
удобрениями ,
азота, можно рассчитать размеры мобилизационного
Для вариантов применения полного минерального пула азота (уравнение 1), а по ним - величину мобильного
удобрения, органических удобрений и сочетания их с фонда азота (рис. 2). Используя последнюю величину,
35 45 55 65 75 85 95 105 115 125 135 Среднегодовой мобилизационный фонд азота, кг/га
РК и NPK удобрениями установлена тесная взаимосвязь размеров мобилизационного пула азота (х = SN, кг/га)
7. Некоторые статьи баланса азота за ротацию 7-польного севооборота, кг/га
Вариант Приход азота с удобрениями за год Ежегодный вынос азота за ротацию Ежегодный баланс азота
с удоб-рени-ями с удоб-рени-ями и др. источниками за счет азотфиксации основной про-дукци-ей основной про-дук-цией с потерями графы 2-5 графы 3+4-5 графы 3+4-6
1 2 3 4 5 6 7 8 9
1 0 14,7 55,3 87,1 94,2 -87,1 -17,1 -24,2
2 0 14,7 54,5 84,7 91,6 -84,7 -15,5 -22,4
3 0 14,7 63,9 99,3 106 -99,3 -20,7 -27,4
4 42,9 61,8 48,4 112 125 -69,0 -1,8 -14,8
5 73,6 92,5 40,0 127 144 -53,4 5,5 -11,5
6 26,3 42,1 52,3 95,6 106 -69,3 -1,2 -11,6
7 39,4 55,7 55,3 99,8 112 -60,4 11,2 -1,0
8 52,6 71,5 58,3 102 116 -49,4 27,8 13,8
9 26,3 44,5 58,3 102 112 -75,7 0,8 -9,2
10 69,2 90,9 46,2 120 137 -50,8 17,1 0,1
11 99,9 120 38,3 131 152 -31,1 27,3 7,3
12 39,4 58,2 56,0 103 116 -63,6 11,2 -1,8
13 82,3 105 48,2 120 143 -37,7 33,2 10,2
14 113 134 43,9 133 156 -20,0 44,9 21,9
15 52,6 72,2 57,1 107 121 -54,4 22,3 8,3
16 95,5 119 42,8 121 141 -25,5 40,8 20,8
17 126 148 41,9 133 158 -7,0 56,9 31,9
можно теоретически оценить среднюю продуктивность севооборота (табл. 6) и прибавки продуктивности, эффективность применения удобрений.
Однако при применении удобрений важно сохранять и улучшать плодородие почвы. Для простого и расширенного его воспроизводства необходим нулевой или положительный баланс основных элементов питания. Поэтому балансовые исследования имеют особую важность при оценке применяемых систем удобрения, особенно для азота, определяющего величину урожая возделываемых культур в севообороте.
При учете выноса азота основной продукцией и прихода его лишь с удобрениями практически во всех вариантах получен отрицательный баланс этого элемента питания (табл. 7, столбец 7). Учет симбиотически фиксированного азота и дополнительного прихода его с семенами, азотфиксации свободно живущими бактериями из атмосферы почти в 4 раза снижает величину отрицательного баланса в вариантах без удобрений, и для большинства вариантов он становится положительным (столбец 8).
При учете потерь азота на денитрификацию и вымывание баланс становится более дефицитным, особенно при применении полного минерального удобрения и сочетании его с навозом (столбец 9). Видно, что при сочетании 40 и 60 т/га навоза за ротацию с одинарной дозой азота (42,9 кг/га ежегодно)
8. Взаимосвязь изменения подвижного фосфора и обменного калия за 3-ю ротацию по сравнению со 2-й с балансом фосфора и калия за 2007-2015 гг. (среднее по трем полям)
достигается положительный баланс азота.
В таблице 8 представлены данные по изменению взаимосвязи подвижного фосфора и обменного калия за 3-ю ротацию по сравнению со 2-й с балансом этих элементов питания за ротацию. За этот период в вариантах без применения фосфорно-калийных удобрений произошло снижение содержания подвижного фосфора, но величина обменного калия не уменьшилась. При сочетании одинарной дозы NPK с дозами навоза 40 и 60 т/га за ротацию баланс фосфора был близок к нулевому или положительным. Внесение только одинарной дозы NPK не обеспечивало положительный баланс фосфора. При указанной дозе применения минеральных удобрений и ее сочетании с 40 и 60 т/га навоза баланс калия был отрицательным.
В то же время, как установлено в работе [6], серые лесные почвы Верхневолжья обладают способностью восстанавливать израсходованные (поглощенные) культурами количества фосфора и калия. Их устанавливали из линейных уравнений взаимосвязи изменения подвижных форм Р2О5 и обменного К2О за ротацию с балансом элементов питания за этот период (табл. 9). Норматив затрат удобрения за ротацию рассчитывали по обратной величине углового коэффициента уравнения взаимосвязи, умноженной на 10. Восстановительную способность почвы за ротацию севооборота вычисляли при приравнивании уравнения взаимосвязи нулевым значениям (Дг3-2 = 0) [6]. Делением её величины на число полей находили среднюю ежегодную восстановительную способность почвы в отношении Р2О5 и К2О.
В среднем по 3-м полям ежегодная восстановительная способность по фосфору составила 25 кг/га Р2О5, по калию - 87 кг/га К2О. Это свидетельствует о том, что в настоящее время серая лесная почва Верхневолжья еще в состоянии ежегодно возмещать до 18-30 кг/га Р2О5 и 70-115 кг/га К2О,
Вариант Д Р2О5 мг/кг) Баланс Р2О5 за ротацию, кг/га Д К2О мг/кг) Баланс К2О за ротацию, кг/га
1. Контроль -8 -255 18 -452
2. Известь (фон - Ф) -7 -252 17 -442
3. Ф + РК 16 -53,6 26 -295
4.Ф + NPK 12 -90 25 -334
5.Ф + 2 NPK 29 103 38 -183
6. Ф + навоз, 40 т/га (Н40) -1 -171 29 -333
7. Ф + Н60 4 -129 33 -228
8. Ф + Н80 9 -81 40 -132
9. Ф + Н40 + РК 20 44,8 44 -120
10.Ф + Н40 + NPK 18 1,6 39 -185
11.Ф + Н40 + 2 NPK 41 212 60 -2,2
12.Ф + Н60 + РК 27 88,6 46 -91
13. Ф + Н60 + NPK 24 59,9 41 -108
14. Ф + Н60 + 2 NPK 49 260 56 69,6
15. Ф + Н80 + РК 36 134 53 32
16. Ф + Н80 + NPK 30 104 59 -25,2
17. Ф + Н80 + 2 NPK 53 312 72 186
9. Результаты математического анализа взаимосвязи изменения подвижных форм Р2О5 и обменного К2О (^32, мг/кг почвы) за 3-ю ротацию 7-польного севооборота по сравнению со 2-й с их балансом за 2007-2015 гг. (х, кг/га)
№ поля, годы определения Уравнение взаимосвязи (для Д Р2О5 и Д К2О п=17) Доверительный интервал, мг/кг почвы К Норматив затрат удобрения за ротацию, кг/га на 10 мг/кг Восстановительная способность поглощенных Р2О5 и К2О, кг/га в год
РА
1, 2007-2013 Дг3-2 =18 + 0,138х 10 0,978 72 18
2, 2008-2014 Дг3-2=20,2 + 0,099х 7 0,963 101 29
3, 2009-2015 Дг3-2=20,8 + 0,099х 5 0,991 101 30
1-3, 2007-2015 Дг3-2 =18,9 + 0,108х 4 0,995 93 25
1, 2007-2013 Дг3-2 = 73 + 0,148х 16 0,965 68 70
2, 2008-2014 Дг3-2 = 54 + 0,067х 8 0,946 149 115
3, 2009-2015 Дг3-2 = 45 + 0,065х 5 0.978 154 99
1-3, 2007-2015 Дг3-2=58,7 + 0,096х 5 0,989 104 87
вынесенных культурами.
Выводы. Среднегодовая доза минеральных удобрений N42эР343 КЗЛЗ в 7-польном севообороте наиболее окупаема и способна обеспечивать его продуктивность в соответствии с обеспеченностью азотом. При этом
потенциальное плодородие почвы по азоту, фосфору и калию падает. При сочетании этой дозы минеральных удобрений с внесением 40 и 60 т/га навоза за севооборот она повышает почвенное плодородие по азоту и фосфору и уменьшает его падение по калию.
Литература.
1. Ильин Л.И., Баусов А.М., Ненайденко Г.Н. Система применения удобрения - важный фактор продовольственной независимости // Система интенсификации земледелия как основа инновационной модернизации аграрного производства. Суздаль: ФГБНУ Владимирский НИИСХ, 2016. С. 3-16.
2. Ненайденко Г.Н. Рациональное применение удобрений в условиях рыночной экономики. Иваново, 2007. 350 с.
3. Окорков В.В. Удобрения и плодородие серых лесных почв Владимирского ополья. Владимир: ВООО ВОИ, 2006. 356 с.
4. Сычев В.Г., Шафран С.А. Агрохимические свойства почв и эффективность минеральных удобрений. М.: ВНИИА, 2013. 296 с.
5. Прасолова А.А. Влияние азота удобрения на газовый режим различных горизонтов почв: автореф. дис.... канд. биол. наук. М.: ФГБОУВО «РГАУ-МСХА им. К.А. Тимирязева», 2015. 20 с.
6. Окорков В.В., Окоркова Л.А., Фенова О.А. Удобрения и тренды в плодородии серых лесных почв Верхневолжья. Иваново: ПресСто, 2018. 228 с.
FERTILIZERS AND MODELS OF THEIR IMPACT ON PRODUCTIVITY AND FERTILITY OF GRAY FOREST SOIL IN THE UPPER VOLGA REGION V.V. OKORKOV, O.A. FENOVA, L.A. OKORKOVA
Federal State Budget Scientific Institution «Upper Volga Federal Agrarian Research Center» ul. Tsentralnaya 3, poselok Novij., Suzdalskij rayon, Vladimir Oblast, 601260, Russian Federation
Abstract. Based on gray forest soil of the Upper Volga region was researched an impact of fertilizers system on the productivity of seven-field grain-grass crop rotation, change of agrochemical properties of soil, and their relation. It was defined an influence of nitrogen mineral and organic fertilizers on grain crops yield and perennial grasses of the second year of growth. It was determined by fertilizers impact on reserves of nitrate and ammonium nitrogen in the soil solution during early growth season. Between average productivity of crop rotation and sum of nitrate and liquid nitrogen, reserves of nitrate nitrogen during early growth season was traced a power law or hyperbolic dependence. It was suggested to estimate reserves of nitrate and liquid nitrogen through the transformation of soil nitrogen of mineral and organic fertilizers, symbiotic nitrogen-fixing capacity of bean cultures. Between the sum of nitrate and liquid nitrogen and transformation of nitrogen in fertilizers was defined a close linear dependence. It allowed planning beforehand average productivity of crop rotation when it comes to soil nitrogen supply. The research revealed that annual gray forest soil recoverability concerning absorbed phosphorus and potassium by cultivated crops was 25 kg/hectare of P2O5 and 87 kg/hectare of K2O. A yearly average dose of mineral fertilizers N429 P K,43 in seven-field crop rotation was the most cost-effective and it could provide its productivity according to nitrogen level. At the sarnie tirme, the potential level of soil fertility dropped in terms of nitrogen, phosphorus and potassium. Combining this dose of mineral fertilizers with 40 and 60 t/hectare of livestock manure per crop rotation, it was observed an increase of soil productivity in terms of nitrogen and phosphorus and decrease of potassium.
Keywords: gray forest soil of the Upper Volga Region, fertilizing system, productivity of crop rotation, reserves of N-NH4 u N-NOt in the soil solution, labile phosphorus, exchange potassium, principle of mutuality.
Author details: V.V. Okorkov, Doctor of Sciences (agriculture), chief research fellow, (e-mail: [email protected]), O.A. Fenova, Candidate of Sciences (agriculture), senior research fellow, L.A. Okorkova, senior research fellow.
For citation: Okorkov V.V., Fenova O.A., Okorkova L.A. Fertilizers and models of their impact on productivity and fertility of gray forest soil in the Upper Volga region//Vladimir agricolist. 2019. №2. P. 4-11. DOI:10.24411/2225-2584-2019-10057.
DOI:10.24411/2225-2584-2019-10058 УДК 633.854.59:631.816
ВЛИЯНИЕ ПРИМЕНЕНИЯ ОРГАНОМИНЕРАЛЬНЫХ УДОБРЕНИЙ НА ПРОДУКТИВНОСТЬ МАСЛИЧНОГО ЛЬНА СОРТА УРАЛЬСКИЙ В УСЛОВИЯХ ЦЕНТРАЛЬНОГО НЕЧЕРНОЗЕМЬЯ
О.Ю. СОРОКИНА, доктор сельскохозяйственных наук, главный научный сотрудник, профессор, (e-mail: [email protected])
Институт льна - филиал ФГБНУ «Федеральный научный центр лубяных культур»
ул. Луначарского, 35, Торжок, Тверская обл., 172002, Российская Федерация
Резюме. Изучение особенности формирования продуктивности раннеспелого сорта Уральский проводили в условиях Тверской области в 2017 - 2018 гг. на дерново-подзолистой среднесуглинистой почве с высоким содержанием фосфора, средним - калия и низким содержанием гумуса. Оценивали эффективность применения минерального удобрения азофоска и органоминерального удобрения (ОМУ) с микроэлементами «Универсальное» на продуктивность
масличного льна. Также в опыте, на фоне сниженной дозы азофоски, использовалось применение органоминеральных удобрений на основе морских водорослей для обработки семян (Сивид-Бор) и посева фолиарно (Сивид-Цинк). Применение минерального удобрения азофоска увеличивало урожайность семян масличного льна в среднем за 2 года на 46 %, льносоломы - на 39 %. ОМУ «Универсальное» способствовало увеличению урожайности семян на 60 - 65 %, урожайности льносоломы на 24 - 32 %. Растения ьна масличного при применении ОМУ были ниже, с меньшим диаметром стеблей, но формировали больше коробочек. Особенно это наблюдалось при рядковом его применении, где масса семян с растения была наибольшей и содержание жира выше на 0,9 - 1,8 %. Обработка семян органоминеральным удобрением Сивид-Бор на фоне внесения сниженной дозы азофоски (2 ц/га) позволила получить урожайность льносемян на уровне применения азофоски в дозе 3 ц/га. Урожай льносемян составил 7,7 и 7,6 ц/га соответственно, но урожайность льносоломы была ниже на 15 %. Дополнительная обработка посева в фазу «ёлочка» Сивид-
