CC BY
16БИОЛОГИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ ПЛОДОРОДИЯ ПОЧВ
УДК 633.49:631.582
УРОЖАЙНОСТЬ КАРТОФЕЛЯ И ПЛОДОРОДИЕ ПОЧВЫ В СЕВООБОРОТЕ С ОДНОЛЕТНИМИ СИДЕРАЛЬНЫМИ КУЛЬТУРАМИ В
УСЛОВИЯХ КАМЧАТКИ
Н.И. Ряховская, к.с.-х.н., Н.М. Шалагина, к.с.-х.н., Камчатский НИИСХ
Установлено, что в условиях Камчатки при запашке биомассы люпина узколистного и фацелии в почве увеличивается содержание подвижного фосфора, обменного калия и нитратного азота, улучшается структурность почвы. Наибольшая урожайность картофеля за севооборот получена в прямом действии и последействии сидератов люпина узколистного и фацелии на фоне удобрений Н120Р120К120 и Ы90Р90 К90, которые по эффективности были идентичны.
Ключевые слова: сидеральные культуры, люпин узколистный, фацелия, рапс яровой, плодородие, действие, последействие, урожайность, картофель.
Восстановление и сохранение плодородия и структуры легких охристых вулканических почв Камчатки, характеризующихся низким содержанием гумуса, доступными формами азота, фосфора и калия, водной и ветровой эрозией вследствие, которой питательные вещества вымываются за пределы корнеобитаемого слоя, - одна из актуальных проблем северного земледелия. Повышение и сохранение плодородия тесно связаны с использованием в севооборотах сидеральных культур в комплексе с минеральными удобрениями. Сидераты, или зеленое удобрение - альтернативный источник органического вещества и биологического азота, способствующий мобилизации из нижележащих горизонтов почвы фосфора, калия, кальция, снижению засоренности полей, улучшению водно-физических свойств почвы. Д.Н.Прянишников рассматривал люпин узколистный, как высокобелковую сиде-ральную культуру, дающую урожай надземной массы до 250 ц/га [1].
По данным авторов [2,3], в сидеральном пару при запахивании 25-36 т/га биомассы узколистного люпина в почву поступало 8,9 т/га сухой органической массы, в которой содержалось 170-196 кг азота, 50-76 фосфора и 116-250 кг калия. При использовании люпина в качестве сидерата увеличивалось образование водопрочных агрегатов на 12,7%, повышалась продуктивность картофеля до 250 ц/га, снижались дозы минеральных удобрений с К120Р120К90 до Р120К90 [4,5].
Цель наших исследований - изучить действие и последействие сидеральных культур люпина узколистного и фацелии по фону различных доз минеральных удобрений на урожайность картофеля, биологическую активность почвы, физические и химические свойства почвы в условиях северного земледелия (Камчатский край).
Методика. Исследования проводили в 2006-2010 гг. на экспериментальном участке Камчатского НИИСХ. Метеорологические условия вегетационных периодов 2006-2010 гг. характеризовались неустойчивой погодой. В 2006, 2008, 2009 и 2010 гг. было теплее обычного на 240-263оС, в 2007 г. температура воздуха была ниже среднемноголетней на 289оС. Наименьшее количество атмосферных осадков выпало в 2009 г. - 58,2% от нормы, недостаток осадков отмечали в июне-июле 2006, 2008, 2009 гг. и в августе 2006, 2007 и 2010 гг., (77% от среднемноголетнего значения). В целом погодные условия изучаемого периода не сказались отрицательно на росте и развитии картофеля.
Почва участка - охристая вулканическая, легкосуглинистая, рН сол. пахотного слоя - 5,4, содержание гумуса (по Тюрину) 5,8%, содержание Р2О5 и К2О - 112мг/кг и Ы03 - 4,9 мг/кг. Предшественник по стационарным опытам - залежная земля с высокой степенью засоренности. В год, предшествующий посеву сидеральных культур, участок обрабатывали против сорняков гербицидом раундап в норме 6 л/га. Испытывали однолетние сидеральные культуры: люпин узколистный и фацелию. Контроль - чистый пар, хозяйственный контроль - рапс яровой. Под посев сидератов вносили Ы90Р90К90, под картофель сорта Солнышко удобрения вносили согласно схемы: 1) контроль (без удобрений); 2) Н120Р120К120; 3) Ы90Р90К90; 4) К60Р60К60. Повторность опыта - четырехкратная, площадь делянки под сидератами - 181,4 м2, под картофелем - 45,3м2. Учет и наблюдения проводили, согласно методикам [6-8], лабораторно-аналитические исследования почвенных и растительных образцов - на базе ФГУ ЦАС «Камчатский».
Результаты и их обсуждение. Благодаря азотофиксирую-щей способности люпина узколистного увеличилось содержание нитратного азота в почве перед запахиванием сидерата с 4,9 мг/кг (в чистом пару) до 28,8 мг/кг (в сидеральном). По сравнению с посевами фацелии и рапса ярового, где содержание Ы03 было 15,9 мг/кг, увеличение составило 12,9 мг/кг. Агрономически ценной фракции (макроагрегатов) в почве на посевах люпина узколистного и фацелии содержалось больше, соответственно, на 9 и 6% и на 10 и 7%, чем в двух контролях и составило 80 и 81%. Урожайность биомассы люпина узколистного и фацелии превысила хозяйственный контроль, соответственно, на 60,4 ц/га (41%) и 27,0 ц/га (18%) и составила в среднем за 3 года 205 и 172 ц/га.
Удобрительная ценность сидеральных культур люпина узколистного и фацелии в сравнении с хозяйственным контролем представлена в таблице 1. Общие запасы азота в органическом веществе (надземная и корнепожнивная биомасса) были выше у люпина на 28,68 кг/га (31,4%), у фацелии - на 21,36 кг/га (23,4%). Содержание фосфора в биомассе фацелии и люпина было выше, чем в рапсе яровом, соответственно, на 5,10 и 2,94 кг/га, поступление калия с люпином и фацелией было на одном уровне и несколько уступало рапсу яровому -на 11,72 и 9,60 кг/га.
Зеленое удобрение воздействует на микробиоценоз почвы, как во время произрастания (путем корневых выделений), так и после запашки. Микробиологические процессы проходили интенсивнее после запашки люпина узколистного и фацелии. При исследовании целлюлозоразлагающей активности убыль массы ткани после запашки люпина в среднем за 3 года изменялась по сравнению с исходными величинами от 20,42 до 34,73%, что превысило хозяйственный контроль (рапс яровой) на 0,66-7,59 % и контроль (чистый пар) - на 1,3312,95%. При этом наиболее интенсивный распад ткани (34,73% и 26,27%) был в вариантах, где применяли удобрения в дозе (ЫРК)120 и (ОТК)90. В вариантах без применения удобрений отмечали увеличение биологической активности после люпина и фацелии на 5,63 и 2,25 % и на 4,61 и 1,23 %, по сравнению с чистым паром и рапсом яровым соответственно.
1. Удобрительная ценность сидеральных культур
Показатель Рапс Люпин Фацелия
яровой узколист-
ный
Урожайность надземной зеленой 145,0 205,0 172,0
массы, ц/га
Урожайность сухого вещества, 18,6 30,1 24,2
ц/га
Содержание в сухом веществе, %
N 2,60 2,62 2,66
Р 0,34 0,35 0,38
К 3,31 2,79 3,23
Поступление с надземной массой
в почву, кг/га N 50,20 78,56 62,70
Р 6,20 9,71 8,75
К 63,11 71,58 52,36
Урожай сухого вещества корне- 39,70 38,57 42,48
пожнивной массы, ц/га
Содержание в сухом веществе, %:
N 1,04 1,26 1,18
Р 0,15 0,14 0,20
К 1,93 1,00 1,84
Поступление с корнепожнивной
массой в почву, кг/га:
N 41,19 41,51 50,05
Р 5,98 5,41 8,53
К 75,10 54,91 76,25
Всего поступило в почву, кг/га:
N 91,39 120,07 112,75
Р 12,18 15,12 17,28
К 138,21 126,49 128,61
венна и составила 23,3 ц/га (30%) и 20,5 ц/га (27%) по сравнению с чистым паром. Дозы удобрений (ЫРК)120 и (ЫРК)90 при использовании на сидерат люпина и фацелии по эффективности на картофель были практически одинаковы.
2. Действие однолетних сидеральных культур на урожайность картофеля (ц/га) при разных дозах удобрений
Вариант опыта Без удоб- (№К)120 фон I (№К)90 фон II (№К)60 фон III Прибавка к контролю
рений фон I фон II фон III
Чистый пар 75,6 173,7 154,7 128,0 98,1 79,1 52,4
Рапс яро- 83,3 194,3 181,1 145,8 111,0 97,8 62,5
вой
Люпин 98,9 210,7 208,2 161,3 111,8 109,3 62,4
узколист-
ный
Фацелия 96,1 210,3 204,7 163,6 114,2 108,6 67,5
НСРо'
15,3
В последействии несколько эффективнее была фацелия, урожайность картофеля после неё повысилась по сравнению с люпином в среднем за три года на 18,1 ц/га (9%) при (МРК)120 (табл. 3).
3. Последействие однолетних сидеральных культур на урожайность картофеля, ц/га, при разных дозах удобрений
Сравнительная оценка почвенного плодородия на фоне прямого действия сидератов перед внесением удобрений, до посадки картофеля и в конце вегетации картофеля, показала, что содержание подвижного фосфора в почве увеличилось по сравнению с чистым паром при запашке люпина на 18-37 мг/кг (14-31%), фацелии - на 18-25 (16-21%) и рапса ярового - на 3-22 мг/кг (2-18%). При минерализации биомассы сидеральных культур, а также внесении минеральных удобрений содержание обменного калия за севооборот было в пределах средней обеспеченности - 112 мг/кг, содержание подвижного фосфора к концу ротации 213-287 мг/кг (высокая степень обеспеченности), нитратного азота - 18-21 мг/кг почвы (средняя степень обеспеченности). Содержание гумуса в почве по чистому пару составило в среднем 5,9%, по сидеральным парам с люпином узколистным и фацелией - 7,5-8,0%.
За короткоротационный севооборот получен положительный баланс азота: после сидерации рапса ярового 139-225 кг/га, после люпина узколистного 179-246 и фацелии 325-445 кг/га при внесении удобрений. В варианте без удобрений наибольший баланс азота (+ 25,6 кг/га) был при сидерации люпина узколистного. Положительный баланс фосфора за севооборот 210-324 кг/га сложился по трем сидеральным культурам, что было выше по сравнению с чистым паром в 1,9-2,1 раза. Положительный баланс калия 81-173 кг/га отмечали при сидерации люпина, фацелии и рапса только в вариантах с применением удобрений.
Запахивание биомассы люпина узколистного и фацелии в комплексе с минеральными удобрениями благоприятно отразилось на урожайности картофеля. В прямом действии сиде-ратов прибавка урожайности была существенна по сравнению с чистым паром и составила: по люпину и фацелии при (№К)120 -37,0 ц/га (21,3%) и 36,6 ц/га (21,0%), при (ОТК)90, соответственно, 53,5 и 50,0 ц/га (35,0 и 32,0%) (табл. 2). В сравнении с хозяйственным контролем существенная прибавка урожая клубней 16,4 ц/га при (ЫРК)120 и 27,1 ц/га при (МРК)90 получена при запашке биомассы люпина узколистного и фацелии. На фоне минерального удобрения прибавка урожая картофеля была одинаковой после запашки люпина и фацелии по сравнению с контролем (без удобрений) и составила при (№К)120 111,8 и 114,2 ц/га, при (ОТК)90 - 109,3 и 108,6 ц/га соответственно, без удобрений она была сущест-
Вариант опыта Без удобрений (№К)120 фон I (№К)90 фон II (№К)60 фон III Прибавка к контролю
фон I фон II фон III
Чистый пар 78,2 180,5 138,9 115,4 102,3 60,7 37,2
Рапс яровой 82,8 180,0 166,1 137,9 97,2 83,3 55,1
Люпин узколистный 91,5 200,6 193,6 167,1 109,1 102,1 75,6
Фацелия 94,6 218,7 200,4 163,4 124,1 105,8 68,8
ЫСР0:
15,7
В варианте с внесением (МРК)90 эффективность люпина и фацелии была на одном уровне: урожайность картофеля в последействии составила 193,6 и 200,4 ц/га. По сравнению с контролями (чистый пар и рапс яровой) прибавка урожая картофеля в этом варианте была существенна: после люпина, соответственно, 55,7 и 27,5 ц/га (39 и 16%), после фацелии -61,5 и 34,3 ц/га (44 и 20%). При дозе (ОТК)120 прибавка урожая картофеля при сидерации люпина и фацелии по сравнению с контролями составила 20,6 и 38,7 ц/га соответственно. По фону (МРК)60 прибавка урожая картофеля по сравнению с чистым паром была в последействии люпина и фацелии 51,7 и 48,0 ц/га соответственно. По сравнению с последействием рапса действие люпина и фацелии при (МРК)60 обеспечило прибавку урожая, соответственно, 29,2 и 25,2 ц/га.
Анализируя данные о прибавке урожая картофеля в последействии сидератов по сравнению с контролем без удобрений, видно, что по люпину и фацелии она была практически одинаковой 102,1 и 105,8 ц/га при (ЫРК)90, по фону (МРК)120 составила на люпине 109,1 на фацелии 124,1 ц/га.
Таким образом, использование биомассы люпина узколистного и фацелии позволило снизить дозу удобрений под картофель с (ЫРК)120 до (ЫРК)90 , сохраняя урожайность картофеля на одном уровне - 204,7-210,3 ц/га и 208,2-210,7ц/га -и товарность клубней до 90-92%, что объяснялось увеличением содержания органического вещества в почве и улучшением ее агрохимических и агрофизических свойств.
Однолетние сидеральные культуры люпин узколистный и фацелия в короткоротационном картофельном севообороте улучшили плодородие почвы по сравнению с чистым паром. Содержание Р2О5 соответствовало высокой степени обеспеченности, К2О - средней степени обеспеченности. Содержа-
ние гумуса увеличилось с 5,9 до 7,5%. Количество агрономически ценной фракции почвы составило 80-81%, водопроч-ность - 76-73%, плотность почвы - 0,63 г/см3. Получен положительный баланс азота, фосфора и калия за ротацию севооборота. Коэффициент энергетической эффективности по люпину узколистному был 1,4, по фацелии - 1,7.
Литература
1. Прянишников Д.Н. Новые перспективы применения зеленого удобрения в Европейской части Союза. // Научный отчет ВИУА; 19411945 гг. М.,1944
2. Такунов И.П. Энергоресурсосберегающая роль люпина в современном сельскохозяйственном производстве// Кормопроизводство. 2001.№1.С.6-7
3. Яковенко Л.Л. Биологические и продукционные аспекты люпино-вой сидерации// Кормопроизводство 2001 №1 С. 22
4. Потапов А.А. Люпин узколистный в качестве кормовой и сиде-ральной культуры в республике Коми// Кормопроизводство 2010. N°4 С.25-27
5. Буранцева П. Сидераты под картофель // Земледелие.2001 N°6 С.10
6. Доспехов Б.П. Методика полевого опыта .М..: Колос .1973, 240с.
7. Доспехов Б.П. Практикум по земледелию .М..: Колос .1977, 315с.
8. Методика исследований по культуре картофель М.;1967 С. 39-41.
POTATO YIELD AND SOIL FERTILITY IN A CROP ROTATION WITH ANNUAL GREEN MANURE CROPS UNDER
KAMCHATKA CONDITIONS
N.I. Ryakhovskaya, N.M. Shalagina Kamchatskii Center of Agricultural Service, per. Timiryazevskii 5, Elizovo, Kamchatskaya oblast, 684010 Russia
It was found that the plowdown of blue lupine and phacelia biomass increased the contents of available phosphorus, exchangeable potassium, and nitrate nitrogen in the soil and improved the soil structure under conditions of Kamchatka. The highest yield ofpotato tubers per rotation cycle was obtained under the direct effect and aftereffect of blue lupine and phacelia with the simultaneous application of N120P120K120 and N90P90 K90, which were found to be similar in efficiency.
Keywords: green manure crops, blue lupine, phacelia, spring rape, fertility, effect and aftereffect, crop yield, potato.
