CC BY
17Земледелие, агрохимия и почвоведение 27 Author details: S.V. Makarychev, Doctor of Sciences (biology), professor, (e-mail: Makarychev1949@mail.ru).
For citation: Makarychev S.V. Water supply of garden strawberry under conditions of unregulated drip irrigation // Vladimir agricolist. 2021. №2. P. 23-27. DOI:10.24412/2225-2584-2021-2-23-27.
DOI:10.24412/2225-2584-2021-2-27-34 УДК 631.415
ВЛИЯНИЕ ДЛИТЕЛЬНОГО ПРИМЕНЕНИЯ УДОБРЕНИЙ НА ИЗМЕНЕНИЕ ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИХ СВОЙСТВ СЕРОЙ ЛЕСНОЙ
ПОЧВЫ ВЕРХНЕВОЛЖЬЯ
В.В. ОКОРКОВ, доктор сельскохозяйственных наук, главный научный сотрудник, (e-mail: adm@vnish.elcom.ru)
Л.А. ОКОРКОВА, старший научный сотрудник
О.А. ФЕНОВА, кандидат сельскохозяйственных наук, ведущий научный сотрудник
Верхневолжский федеральный аграрный научный центр
ул. Центральная, д. 3, п. Новый, Суздальский р-н, Владимирская обл., 601261, Российская Федерация
Резюме. Многолетними исследованиями на серых лесных среднесуглинистых почвах Верхневолжья установлено повышение гидролитической кислотности (Нг) от водорастворимых фосфорных удобрений (в составе РК и NPK) за счет специфической адсорбции фосфатов минеральной частью поглощающего комплекса (ПК), вытеснения ионов Н* увеличивающейся концентрацией ионов Са2* при переагрегации ПК, от применения азотных минеральных удобрений, существенно повышающих урожайность сельскохозяйственных культур и потребление ими калия в обмен на ионы Н*. Органические удобрения противодействовали росту Нг в результате аммонификации и образования аммиака. На изменение Нг в 3-й и 4-й ротациях по сравнению с 1-й влияли свойства ПК и их взаимодействие с удобрениями. Уменьшало гидролитическую кислотность взаимодействие фосфорных удобрений с содержанием гумуса в почве. С его ростом в серой лесной почве снижалась адсорбция фосфатов минеральной частью ПК, что сдерживало увеличение гидролитической кислотности. Ее повышение от взаимодействия гумуса с навозом и азотными минеральными удобрениями из-за роста урожайности культур было более слабым, чем взаимодействие гумуса с РК удобрениями. На изменение рН1С1 в 3-й и 4-й ротациях севооборотов по сравнению с 1-й влияли те же факторы, что и на гидролитическую кислотность. Азотные минеральные и фосфорно-калийные удобрения снижали величину рН1С1, а органические противодействовали его снижению. Взаимодействие фосфорно-калийных удобрений с органическими и азотом минеральных удобрений также вело к снижению рНКС1 из-за повышения урожайности культур и роста поглощения ионов калия в обмен на ионы водорода.
Ключевые слова: серая лесная почва Верхневолжья, минеральные и органические удобрения, гидролитическая кислотность, рН корреляционно-регрессионный анализ.
Для цитирования: Окорков В.В., Окоркова Л.А., Фенова О.А. Влияние длительного применения удобрений на изменение физико-химических свойств серой лесной почвы Верхневолжья // Владимирский земледелец. 2021. №.2. С. 27-34. DOI:10.24412/2225-2584-2021-2-27-34.
Вопросы влияния удобрений на изменение кислотных свойств почв актуальны и остаются еще дискуссионными. На дерново-подзолистых почвах Нечерноземья главенствующая роль в подкислении отводится применению физиологически кислых
удобрений [1], в том числе аммиачной селитры. В работе [2] в длительном полевом опыте в течение 9 ротаций 6-польного севооборота при проведении периодического известкования суммарной дозой 14 т/га в контрольном варианте произошло повышение рНКС| на 0,87, при применении органоминеральной системы удобрения - на 0,70, при ее сочетании с химическими средствами защиты - на 0,73. При использовании эквивалентных доз минеральных удобрений повышение рНКС| было более низким (0,55). Оно продолжало снижаться при сочетании последних удобрений со средствами химической защиты растений (0,30). Соответственно росту рНКС| наблюдали и снижение гидролитической кислотности, а также повышение суммы поглощенных оснований и степени насыщенности ими поглощающего комплекса (ПК).
На почвах Приангарья [3] не выявлено самостоятельной роли аммиачной селитры на повышение кислотности почвы. Повышение рНКС| на склонах южной экспозиции, связанное с более благоприятным тепловым режимом и усилением процессов нитрификации, установлено в работе [4]. В увеличении кислотности серых лесных почв Владимирского ополья отводится определенная роль и применению водорастворимых фосфорных удобрений - простому и двойному суперфосфату [5, 6].
Более корректное решение этого вопроса может быть выполнено на основе исследований в длительных полевых опытах. В этом случае ежегодные небольшие изменения в свойствах поглощающего комплекса накапливаются, способствуя более четкому выявлению факторов и их взаимодействия во влиянии на свойство.
Целью исследований было изучение в длительном полевом опыте влияния минеральных удобрений и навоза крупного рогатого скота (КРС) на изменение гидролитической кислотности и рНКС| серой лесной почвы Верхневолжья.
Условия, материалы и методы. Исследования по изменению кислотных свойств почвы вели в многолетнем стационарном опыте, заложенном на серых лесных почвах Владимирского ополья в 1991-1993 гг. В опыте на фоне извести [5, 7] изучали эффективность как видов и доз минеральных удобрений, так и доз подстилочного навоза КРС и их взаимодействие. Исследования проводили на поле 1. В 1-й ротации исследования выполняли в 8-польном
севообороте: занятой пар (викоовсяная смесь) -озимая рожь - картофель - овес с подсевом трав (клевер + тимофеевка) - травы 1-го года пользования - травы 2-го года пользования - озимая рожь - ячмень.
Почва опытных полей - серая лесная среднесуглинистая с содержанием гумуса 2,63,7%, подвижного фосфора (по Кирсанову) 130200, обменного калия (по Масловой) 150-180 мг/кг почвы, рНКС| - 5,1-5,8; гидролитическая кислотность (Нг) 3,2-3,5, сумма поглощенных оснований (S) 19,4-22,3 мг-экв/100 г почвы. В начале 1-й ротации провели известкование по полной гидролитической кислотности (5 т/га доломитовой муки). На его фоне изучали влияние доз подстилочного навоза КРС (0, 40, 60 и 80 т/га), внесенного после уборки однолетних трав на сено, и минеральных удобрений (без удобрений, фосфорно-калийные, одинарная и двойная доза NPK), их совместного применения на изменение агрохимических и физико-химических свойств в слое почвы 0-40 см [5, 7].
Одинарная доза NPK под зерновые культуры, однолетние и многолетние травы была равна 40 кг/га каждого элемента питания, под картофель -соответственно 60, 60 и 80 кг/га; под травы 1-го года пользования двойная доза составляла N40P80K80. Применяли аммиачную селитру, двойной и простой суперфосфат и хлористый калий или 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, под картофель - весной под вспашку.
Во 2-й ротации севооборота (2000-2008 гг.) под однолетние травы вместо N40P40K40 и N80P80K80 весной вносили только аммиачную селитру в дозах 60 и 75 кг/га азота, а после распашки трав 2-го года пользования (2004-2006 гг.) высевали яровую пшеницу.
В 3-й и 4-й ротациях после занятого пара высевали озимую (яровую) пшеницу, исключили пропашную культуру, под озимую (яровую) пшеницу после трав 2-го года пользования применяли следующие дозы удобрений: Р40К40, N40P40K40 и N80P80K80.
Статистическую обработку результатов проводили с использованием программ STAT VIUA и EXCEL.
Результаты и обсуждение. В таблице 1 приведены данные по физико-химической характеристике серой лесной почвы в конце 4-й ротации.
В контрольном варианте степень насыщенности поглощающего комплекса основаниями составила 85%. По данным работ [5 и 7] в год закладки опыта 1-е поле имело следующие средние физико-химические параметры: рНКС| - 5,4; Нг -3,5, S - 22,6 мг-экв/100 г почвы; степень насыщенности основаниями составила 86,6%. За годы проведения опыта происходило снижение рНКС| и степени насыщенности основаниями,
1. Содержание гумуса и физико-химическая характеристика пахотного слоя (0-20 см) серой лесной почвы в 4-й ротации_
Вариант опыта Гумус, % РНкс! Нг S Т, %
мг-экв/100 г почвы
1. Контроль 2,60 5,19 3,85 21,9 85,1
2. Последействие извести (фон ) 3,52 5,40 3,74 24,8 87,0
3. Фон + РК 3,49 5,38 3,94 24,6 86,2
4. Фон + NPK 3,07 5,11 4,20 23,8 85,0
5. Фон + 2 NPK 3,12 5,07 4,72 22,7 82,8
6. Фон + навоз 40 т/га 2,87 5,61 3,10 23,5 88,4
7. Фон + навоз 60 т/га 3,28 5,50 3,50 24,2 87,4
8. Фон + навоз 80 т/га 3,07 5,78 2,66 24,0 90,1
9. Фон + навоз 40 т/га + РК 2,95 5,68 2,96 25,8 89,7
10. Фон + навоз 40 т/га + NPK 3,56 5,53 3,85 24,0 86,2
11. Фон + навоз 40 т/га + 2 NPK 3,63 5,33 4,03 24,2 86,4
12. Фон + навоз 60 т/га + РК 3,30 5,43 3,63 23,8 86,8
13. Фон + навоз 60 т/га + NPK 3,54 5,43 3,77 24,0 86,5
14. Фон + навоз 60 т/га + 2 NPK 3,44 5,42 3,85 23,8 86,1
15. Фон + навоз 80 т/га + РК 3,44 5,81 3,15 25,0 88,8
16. Фон + навоз 80 т/га + NPK 3,70 5,70 3,60 24,4 87,2
17. Фон + навоз 80 т/га + 2 NPK 3,53 5,38 3,96 23,8 85,8
Примечание. Нг - гидролитическая кислотность; S - сумма поглощенных оснований; Т- степень насыщенности ПК основаниями.
повышение гидролитической кислотности.
В соответствии с представлениями [8], основанными на данных исследований [9], на среднесуглинистых кислых почвах необходимость в известковании появляется при степени насыщенности поглощающего комплекса ионами водорода выше 15%. В определенной мере степень насыщенности ПК ионами Н+ ниже 15% объясняет отсутствие достоверных прибавок урожайности возделываемых культур от известкования [5, 7]. С другой стороны, это связывается с отсутствием токсичного для растений содержания подвижного алюминия во всем метровом слое почвы. Это позволяет культурам использовать влагу и элементы питания из метрового, а иногда и более глубокого слоя почвы.
В работах [6, 10] было установлено, что в 1-й
ротации изменения гидролитической кислотности в ее конце (на ячмене) по сравнению с серединой (на овсе) происходили в сторону как увеличения, так и уменьшения, а изменения рНКС| - в сторону снижения. Следовательно, скорость установления в почве равновесного значения гидролитической кислотности более низкая, чем рНКС|. Поэтому влияние удобрений на изменение кислотных свойств серых лесных почв изучали по изменению гидролитической кислотности и рНКС| в конце 2-й, 3-й и 4-й ротаций по сравнению с окончанием 1-й ротации (табл. 2 и 3). Из-за пространственного варьирования физико-химических свойств исследования проводили на 1-м повторении. Длительность изменения этих показателей в 3-й и 4-й ротациях по сравнению с 1-й составила 15 и 22 года.
Видно, что по сравнению с контролем по последействию извести (фон) возрастание гидролитической кислотности было более высоким. Ее увеличение превысило уровень достоверного интервала (табл. 4) для 2-й (1998-2013 гг.) и 3-й (19982020 гг.) моделей. По фону известкования происходила нейтрализация и более слабых кислотных групп. При обратном процессе подкисления эти группы, в первую очередь, связывали ионы водорода, взаимодействуя со слабыми водорастворимыми кислотами и метаболитами почвенного раствора (угольная, янтарная, яблочная и др.). Константы диссоциации их и отдельных кислотных групп находятся в пределах 10-5...10-8. Поэтому влияние удобрений на изменение Нг серой лесной почвы оценивали при применении их по фону известкования (табл. 3).
По изменению средних величин гидролитической кислотности за ротацию на всех вариантах опыта видно, что с длительностью использования удобрений возрастание Нг замедлялось (табл. 2).
Из данных таблицы 2 и 3 выявляется закономерное увеличение гидролитической кислотности в 3-й и 4-й ротациях по сравнению с 1-й от применения РК
2. Влияние удобрений на динамику гидролитической кислотности по ротациям севооборотов, мг-экв/100 г почвы
Вариант Ротация севооборотов, год ДНг за годы
1-я, 1998 2-я, 2006 3-я, 2013 4-я, 2020 19982013 19982020
Контроль 2,80 3,32 3,67 3,85 0,87 1,05
Известь (фон - Ф) 2,42 3,30 3,67 3,74 1,25 1,32
Ф + РК 2,69 3,50 3,85 3,94 1,16 1,25
Ф + NPK 2,57 3,35 3,85 4,20 1,28 1,63
Ф + 2 NPK 2,45 3,52 4,20 4,72 1,75 2,27
Ф + Н40 1,92 2,27 2,45 3,10 0,53 1,18
Ф + Н60 2,45 3,15 3,32 3,50 0,87 1,05
Ф + Н80 1,99 2,27 2,27 2,66 0,28 0,67
Ф + Н40 + РК 1,84 2,45 2,80 2,96 0,96 1,12
Ф + Н40 + NPK 2,54 3,15 3,50 3,85 0,96 1,31
Ф + Н40 + 2 NPK 2,54 3,75 3,85 4,03 1,31 1,49
Ф + Н60 + РК 2,27 3,32 3,50 3,63 1,23 1,36
Ф + Н60 + NPK 2,27 3,32 3,67 3,77 1,40 1,50
Ф + Н60 + 2 NPK 1,92 3,32 3,50 3,85 1,58 1,93
Ф + Н 80 + РК 2,19 2,45 2,88 3,15 0,69 1,06
Ф + Н80 + NPK 2,27 3,15 3,50 3,60 1,23 1,33
Ф + Н80 + 2 NPK 2,10 3,32 3,67 3,96 1,57 1,86
Среднее 2,31 3,11 3,42 3,68 1,11 1,37
Среднее возрастание Нг, мг-экв/100 г/% - 0,80 58 1,11 81 1,37 100 - -
Доверительный интервал - - - - 0,38 0,28
удобрений к одинарной и двойной дозе полного минерального удобрения. Эти изменения наблюдались и при сочетании минеральных удобрений с навозом. С повышением его дозы размеры возрастания
3. Влияние удобрений на изменение гидролитической кислотности за 3-ю и 4-ю ротации по сравнению с 1-й, мг-экв/100 г почвы
Доза навоза за ротацию, т/га Минеральные удобрения Среднее по навозу Доверительный интервал
0 РК ЫРК 2 ЫРК
Изменение за 3-ю ротацию
0 40 60 80 1,25 0,53 0,87 0,28 1,16 0,96 1,23 0,69 1,28 0,96 1,40 1,23 1,75 1,31 1,58 1,57 1,36 0,94 1,27 0,94 0,19
Среднее по мин. удобрениям; дов. инт. = 0,19 0,73 1,01 1,22 1,55 - -
Изменение за 4-ю ротацию
0 40 60 80 1,34 1,18 1,05 0,67 1,25 1,12 1,36 1,06 1,63 1,31 1,50 1,33 2,27 1,49 1,93 1,86 1,63 1,28 1,46 1,23 0,14
Среднее по мин. удобрениям; дов. инт. = 0,14 1,06 1,20 1,44 1,89 - -
гидролитической кислотности в целом снижались. Однако это уменьшение не было монотонным и определялось влиянием и других свойств ППК.
В среднем по 4-м дозам применения навоза (0, 40, 60 и 80 т/га) от фосфорно-калийных удобрений (по сравнению с вариантами без минеральных удобрений) установлен достоверный рост изменения Нг. Он продолжал значимо возрастать и от полного минерального удобрения, особенно от двойной дозы NPK. Учитывая эти особенности изменения гидролитической кислотности, были изучены взаимосвязи между ее изменением за 3-ю и 4-ю ротации по сравнению с 1-й, с одной стороны, и с дозами применения удобрений (табл. 4), с другой. На основе этих данных можно оценить влияние удобрений на изменение Нг.
Выявлено (табл. 3) достоверное повышение Нг от применения одинарной дозы фосфорно-калийных удобрений. Основная роль в этом принадлежит водорастворимым фосфорным удобрениям. В работах [6, 10] это объяснено адсорбцией ионов Н2РО4 минеральной частью почвы. В этом случае происходит связывание ПК ионов НРО42- в качестве потенциалопределяющих с ориентацией ионов Н+ 2-й кислотной группы в виде противоионов (обменных катионов). Несомненно, это ведет к росту гидролитической кислотности.
В ряде работ выявлено, что высокая концентрация катионов кальция в жидкой фазе, создающаяся при растворении гипса [8] и накоплении нитратов кальция [11], может вызывать переагрегацию поглощающего комплекса. При этом ионы кальция взаимодействуют с двумя кислотными группами. В случае, когда одна из них является неионизированной, происходит выделение в жидкую фазу ионов водорода. Последние взаимодействуют со слабыми ионизированными
кислотными группами ПК, повышая гидролитическую кислотность. На кислых дерново-подзолистых почвах фосфат-ионы взаимодействуют с гидроксидами полуторных окислов, увеличивая рН и снижая Нг [12]. При взаимодействии однозамещенных фосфатов кальция с серыми лесными почвами также происходит повышение концентрации ионов Са2+, что способствует переагрегации ПК и вытеснению внутриагрегатных ионов водорода в жидкую фазу. При применении простого суперфосфата концентрация ионов Са2+ повышается и от присутствующего гипса.
Достоверное подкисляющее действие фосфорно-калийных удобрений установлено и по линейным моделям 1 за 1998-2013 гг. и 4 за 1998-2020 гг. (табл. 4).
По сравнению с фосфорно-калийными удобрениями, внесенными с одинарной дозой, за годы исследований достоверно возрастала Нг и от одинарной дозы NPK (табл. 3). Очевидно, это обусловлено тем, что дополнительно вносимый азот резко повышал урожайность культур севооборота [5, 7]. Это вело к увеличению размеров поглощения культурами калия в обмен на ионы водорода, что и было основной причиной увеличения Нг при применении одной и той же дозы РК в составе NPK по сравнению с вариантами внесения РК, в том числе и в сочетании с навозом.
Повышение гидролитической кислотности серой лесной почвы за счет улучшения питания азотом отражается положительным влиянием азота минеральных удобрений (х2) и его сочетания с навозом (х1) в уравнениях взаимосвязей (модель 2 за 1998-2013 гг.; модели 1, 2, 3 и 5 за 1998-2020 гг.), так как азот минеральных удобрений повышал продуктивность культур севооборота. Более высокая роль азота минеральных удобрений (модель 1 за 1998-2020 гг.) по сравнению с РК удобрениями (модель 4 за 19982020 гг.) обусловлена повышающим гидролитическую
4. Математические модели по влиянию удобрений на изменение гидролитической кислотности за 3-ю и 4-ю ротации севооборотов по сравнению с 1-й в слое почвы 0-20 см на фоне известкования, мг-экв/100 г почвы
Параметр Уравнение взаимосвязи, п = 16 Дов. инт.
Модели, 1998-2013 гг.
ДНг (У) У1 = 1,00 - 0,039 х, + 0,012 х3 0,826 0,681 0,51
У = 1,22-0,356 х+0,067х+0,0008х х+0,090х х-0,0185х х„ 2 ' ' 1' 3 ' 12' 14' 34 0,927 0,858 0,38
Модели, 1998-2020 гг.
ДНг (У) У1 = 1,29 - 0,0304х1 + 0,0094 х2 0,880 0,774 0,40
У2 = 1,28 - 0,0278х1 + 0,805х2 + 0,0009х1х2 - 0,0222х2х4 0,940 0,884 0,31
У3 = 1,26 - 0,0387х1 + 0,0677х2 + 0,0008х1х3 - 0,018х2х4 0,957 0,915 0,26
У4 = 1,16 - 0,0304х1 + 0,011 х3 0,846 0,715 0,44
У5 = 1,26 - 0,0404х1 + 0,061х3 + 0,001х1х2 - 0,0163х3х4 0,915 0,837 0,37
У6 = 1,03 + 0,055х3 + 0,0024х2х4 - 0,0152х3х4 0,895 0,802 0,39
Примечание. х1 - среднегодовая доза применения навоза за ротацию, т/га; х2 - среднегодовая доза внесения азота минеральных удобрений в составе NPK, кг/га; х3 - среднегодовая доза внесения фосфорно-калийных удобрений в расчете на Р2О5, кг/га.
кислотность действием за счет как роста урожайности культур, так и влияния РК удобрений, потому что с ростом доз азота возрастали и дозы РК.
Аммонификация навоза ведет к образованию аммиака, который нейтрализует почвенную кислотность, в результате чего снижается и гидролитическая. Однако при дозе навоза 40 т/га за ротацию в среднем по 4-м уровням применения минеральных удобрений рост гидролитической кислотности был более низким, чем при 60 т/га (табл. 3). Это обусловлено и влиянием содержания гумуса на изменение этого параметра. Очевидно, высокое содержание гумуса препятствует адсорбции фосфатов на минеральной части почвы и снижает подкисляющее действие фосфорных удобрений. Об этом свидетельствует отрицательная величина коэффициента при х3х4 (модель 2 за 1998-2013 гг., модели 5 и 6 за 1998-2020 гг.). Это взаимодействие было более высоким по сравнению с повышающим урожайность культур действием гумуса с навозом или азотом минеральных удобрений (х1х4 или х2х4) (табл. 4).
Следует отметить, что в моделях 2 и 3 за 19982020 гг. взаимодействие х2х4 близко к х3х4, так как х3 и х2 тесно сопряжены между собой (табл. 4).
В отличие от гидролитической кислотности (табл. 5) величина рНкс| более интенсивно изменялась в 3-й ротации (на 56%), тогда как Нг - во 2-й (на 58%).
В 4-й ротации по сравнению с 3-й рНкс| продолжал снижаться в вариантах применения одних минеральных и органических удобрений (1-8 варианты). В вариантах сочетания органических и минеральных удобрений этот параметр не уменьшался. В итоге по всем вариантам опыта средняя величина рНКС| в 4-й ротации по сравнению с 3-й даже несколько повысилась (на 0,03 ед.). В вариантах применения минеральных удобрений это можно объяснить (табл. 2) возрастанием кислых функциональных групп органического вещества и снижением солевых форм из-за роста Нг. Это и вело к дальнейшему снижению рНш, так как по уравнению буферных растворов рН оценивается по формуле:
С кислота
/
где С соль - концентрация солевых (ионизированных, диссоциированных) форм органического вещества (ОВ), С кислота - концентрация кислотных (недиссоциированных) форм органического вещества, рК - отрицательный десятичный логарифм константы диссоциации его кислотных групп.
В случае применения только органических удобрений при их трансформации концентрация солевой формы органического вещества почвы повышается в меньшей мере, чем кислотной формы (увеличения Нг). Десятичный логарифм отношения этих форм органического вещества несколько снижается, и рН почвы уменьшается.
При совместном применении органических и минеральных удобрений минерализация органических удобрений замедляется, и происходит увеличение солевых форм ОВ в большей мере, чем кислотных групп (рост Нг). Это явление можно назвать кумулятивным эффектом совместного длительного применения органических и минеральных удобрений, который ведет к замедлению снижения рНкс| почвы (даже некоторому повышению рНКС|).
За 3-ю ротацию севооборота по сравнению с 1-й в среднем по 4-м уровням применения органических удобрений (0, 40, 60 и 80 т/га за ротацию) снижение рНКС| в вариантах без внесения минеральных удобрений составило 0,36 ед. (табл. 6), применения РК - 0,42, NPK - 0,52, 2 NPK - 0,73 ед. По сравнению с вариантами без применения минеральных удобрений оно было достоверным для одинарной (0,16) и двойной (0,37) дозы NPK. Наблюдалось достоверное снижение рНКС| от двойной дозы NPK по сравнению с одинарной и от последней по сравнению с РК удобрениями. Близкие закономерности по влиянию минеральных удобрений по 4-м уровням применения навоза на снижение рНКС|
5. Влияние удобрений на динамику рНКС| по ротациям севооборотов
Вариант Ротация севооборотов, год ДрНка за годы
1-я, 1998 2-я, 2006 3-я, 2013 4-я, 2020 19982013 19982020
Контроль 5,60 5,42 5,25 5,19 -0,35 -0,41
Известь (фон - Ф) 5,90 5,60 5,37 5,40 -0,53 -0,50
Ф + РК 5,85 5,57 5,42 5,38 -0,43 -0,47
Ф + NPK 5,65 5,55 5,20 5,11 -0,45 -0,54
Ф + 2 NPK 5,90 5,45 5,10 5,07 -0,80 -0,83
Ф + Н40 6,07 5,75 5,67 5,61 -0,40 -0,46
Ф + Н60 5,85 5,80 5,56 5,50 -0,29 -0,35
Ф + Н80 6,05 6,00 5,82 5,78 -0,23 -0,27
Ф + Н40 + РК 6,00 5,95 5,56 5,68 -0,44 -0,32
Ф + Н40 + NPK 6,05 5,76 5,43 5,53 -0,62 -0,52
Ф + Н40 + 2 NPK 5,95 5,55 5,27 5,33 -0,68 -0,62
Ф + Н60 + РК 5,76 5,75 5,35 5,43 -0,41 -0,33
Ф + Н60 + NPK 5,85 5,85 5,42 5,43 -0,43 -0,42
Ф + Н60 + 2 NPK 6,05 5,67 5,40 5,42 -0,65 -0,63
Ф + Н 80 + РК 6,15 5,95 5,75 5,81 -0,40 -0,34
Ф + Н80 + NPK 6,10 5,92 5,53 5,70 -0,57 -0,40
Ф + Н80 + 2 NPK 6,02 5,55 5,23 5,38 -0,79 -0,64
Среднее 5,93 5,71 5,43 5,46 -0,50 -0,47
Среднее понижение рНКС|,Д/% - 0,22 44 0,50 100 0,47 94 - -
Доверительный интервал - - - - -0,16 -0,12
6. Влияние удобрений на изменение рНКС| за 3-ю и 4-ю ротации по сравнению с 1-й
Доза навоза за ротацию, т/га Минеральные удобрения Среднее по навозу Дов. инт.
0 РК ЫРК 2 ЫРК
Изменение за 3-ю ротацию
0 40 60 80 -0,53 -0,40 -0,29 -0,23 -0,43 -0,44 -0,41 -0,40 -0,45 -0,62 -0,43 -0,57 -0,80 -0,68 -0,65 -0,79 -0,55 -0,54 -0,44 -0,50 -0,08
Среднее по мин. удобрениям; дов. инт. = -0,08 -0,36 -0,42 -0,52 -0,73 - -
Изменение за 4-ю ротацию
0 40 60 80 -0,50 -0,46 -0,35 -0,27 -0,47 -0,32 -0,33 -0,34 -0,54 -0,52 -0,42 -0,40 -0,83 -0,62 -0,63 -0,64 ---- о о о о 4 4 4 5 |-> 00 00 00 -0,06
Среднее по мин. удобрениям; дов. инт. = -0,06 -0,40 -0,36 -0,47 -0,68 - -
7. Математические модели по влиянию удобрений на изменение рНКС| за 3-ю и 4-ю ротации севооборотов по сравнению с 1-й в слое почвы 0-20 см на фоне известкования
Параметр Уравнение взаимосвязи, п = 16 Р2 Дов. инт.
Модели, поле 1, 1998-2013 гг.
= -0,34 - 0,0032 х2 - 0,0027 х3 0,886 0,784 0,18
г2 = -0,47 + 0,0179х1 - 0,0004х1х3 - 0,0001х2х3 0,941 0,886 0,14
Модели, поле 1, 1998-2020 гг.
= -0,48 + 0,0167х1 - 0,0036х2 0,934 0,872 0,12
г2 = -0,48 + 0,0167х1 - 0,0001х2х3 0,962 0,925 0,09
г^ = -0,44 + 0,0167х1 - 0,0038х3 0,832 0,693 0,15
гл = -0,45 + 0,0014х12 - 0,0001х2х3 0,943 0,890 0,11
Примечание. Обозначения переменных такие же, как и в табл. 4.
4 и 7), однако существенно ниже было число взаимодействий, влияющих на этот параметр (х1х3 и х2х3 - в 3-й ротации и х2х3 - в 4-й).
В 3-й ротации по сравнению с 1-й величину рНКС| снижали преимущественно азотные и фосфорно-калийные минеральные удобрения, а повышали органические удобрения. Роль первых удобрений была связана с увеличением урожайности возделываемых культур и связанным с этим более высоким поглощением ионов калия в обмен на ионы водорода, а РК удобрений - с адсорбцией фосфат-ионов в качестве потенциалопределяющих на минеральной части ПК и с вытеснением ионами кальция повышенной концентрации водородных ионов при переагрегации ПК. Навоз обладает нейтрализующим кислотность
действием.
В 4-й ротации 1-й понижающие взаимодействия удобрений с
по сравнению с величину рНКС| органических РК обусловлены
были выявлены и в 4-й ротации по сравнению с 1-й.
В среднем по 4-м уровням применения минеральных удобрений (0, РК, NPK, 2 NPK) за 3-ю ротацию севооборота по сравнению с 1-й наблюдали достоверное снижение рНКС| при применении 60 т/га навоза за ротацию (в сравнении с вариантами без органических удобрений и их внесения в дозе 40 т/га). За 4-ю ротацию по сравнению с 1-й с увеличением доз навоза достоверно замедлялось снижение рНКС|. Не выявлено достоверного изменения этого параметра от использования 60 т/га навоза по сравнению с применением 40 и 80 т/га.
Так как рНКС| характеризует отрицательный десятичный логарифм суммы актуальной почвенной и части потенциальной (обменной) кислотностей, то есть самую активную часть почвенной кислотности, то изменения ее менее значительные, чем гидролитической. Поэтому на изменение рНКС| в 3-й и 4-й ротациях по сравнению с 1-й влияли те же факторы, что и на гидролитическую кислотность (табл.
повышением кислотности почвы первыми за счет роста урожайности культур и более высокого поглощения калия, вторыми - за счет вытеснения из ПК ионов Н+ повышающейся концентрацией ионов Са2+ и выделения ионов Н+ в жидкую фазу при адсорбции фосфат-ионов. В случае взаимодействия х2х3 роль азотных удобрений связана с повышением урожайности культур и более высоким потреблением ими калия в обмен на ионы водорода.
Выводы. Многолетними исследованиями на серых лесных среднесуглинистых почвах Верхневолжья установлено повышение гидролитической кислотности (Нг) от водорастворимых фосфорных удобрений (в составе РК и NPK) за счет специфической адсорбции фосфатов минеральной частью поглощающего комплекса (ПК), вытеснения ионов Н+ увеличивающейся концентрацией ионов Са2+ при переагрегации ПК, от применения азотных минеральных удобрений, существенно повышающих урожайность сельскохозяйственных культур и потребление ими калия в обмен на ионы Н+. Органические удобрения противодействовали росту Нг в результате аммонификации и образования аммиака. На этот параметр влияло взаимодействие удобрений между собой и со свойствами поглощающего комплекса. На изменение рНКС1 в 3-й и 4-й ротациях севооборотов по сравнению с 1-й влияли те же факторы, что и на гидролитическую кислотность.
Литература.
1. Шильников И.А., ЛебедеваЛ.А. Известкование почв/ВАСХНИЛ. М.: ВО «Агропромиздат», 1987.184 с.
2. Алиев А.М., Старостина Е.Н. Изменение плодородия почвы при длительном применении комплекса удобрений и химических средств защиты растений в полевом севообороте Центрального Нечерноземья. (Опыт СШ-2/60, регистрационный номер 002) // Итоги выполнения Программы Фундаментальных научных исследований государственных Академий на 2013-2020 гг.: материалы Всерос. координац. совещания научных учреждений-участников Географической сети опытов с удобрениями (Москва, 16-17 апреля 2018 г.)/под ред. В.Г. Сычева. М.: ВНИИА, 2018. С. 11-18.
3. Мальцев В.Т. Условия азотного питания полевых культур и применение азотных удобрений на почвах Приангарья: автореф. дисс.... д. с.-х. наук. Омск, 2000.33 с.
4. Проценко Е.П. Базовые свойства и режимы почв полярно ориентированных склонов: автореф. дисс. ... д. с.-х. наук. Курск, 2004. 40 с.
5. Окорков В.В. Удобрение и плодородие серых лесных почв Владимирского ополья: монография. Владимир: ВООО ВОИ, 2006. 356 с.
6. Окорков В.В., Окоркова Л.А., Фенова О.А. Изменение физико-химических свойств серых лесных почв Ополья при длительном применении удобрений//Российская сельскохозяйственная наука. 2015. № 3. С. 34-38.
7. Окорков В.В., Окоркова Л.А., Фенова О.А. Приемы комплексного использования средств химизации в севообороте на серых лесных почвах Верхневолжья в агротехнологиях различной интенсивности: монография. Суздаль, 2017.176 с.
8. Окорков В.В. К теории химической мелиорации кислых почв //Агрохимия. 2019. № 9. С. 3-17.
9. Окорков В.В. Физико-химическая природа устойчивости почвенной структуры серых лесных почв Владимирского ополья // Почвоведение. 2003. № 11. С. 1346-1353.
10. Окорков В.В. Антропогенная трансформация серых лесных почв Владимирского ополья при длительном применении удобрений: монография. Владимир: ВООО ВОИ, 2012.104 с.
11. Окорков В.В., Окоркова Л.А. Некоторые пути повышения эффективности известкования серыхлесных почв Верхневолжья // Успехи современного естествознания. 2018. № 12-2. С. 302-309.
12. Адрианов С.Н. Закономерности формирования фосфатного режима дерново-подзолистых почв в разных системах удобрения: автореф. дисс.... д. с.-х. наук. М., 2001.26 с.
References.
1. Shilnikov I.A., Lebedeva L.A. Soil liming / VASHNIL. Moscow: VO "Agropromizdat", 1987.184 p.
2. Aliev A.M., Starostina E.N. Change in soil fertility with long-term use of a complex of fertilizers and chemical means to protect plant in a crop rotation of the Central Non-Black Earth Region. (Experiment СШ-2/60, registration number 002)//Results of the implementation of the Program of Fundamental Scientific Research of state Academies for 2013-2020: materials of Vsros. coordination meeting of scientific institutions-participants of the Geographical Network of experiments with fertilizers (Moscow, April 16-17,2018) / ed. V.G. Sycheva. Moscow: VNIIA, 2018. pp. 11-18.
3. Maltsev V.T. Nitrogen consumption conditions of field crops and use of nitrogen fertilizers on soils of Angara region: autoref. diss. ... doctor of agricultural sciences. Omsk, 2000. 33 p.
4. Protsenko E.P. Basic soil properties and modes of polar-oriented slopes: autoref. diss.... doctor of agricultural sciences. Kursk, 2004.40p.
5. Okorkov VV. Fertilizer use and fertility of grey forest soil of Vladimir Opole. Vladimir: VOOO VOI, 2006.356 p.
6. Okorkov V.V., Okorkova L.A., Fenova O.A. Change of physical and chemical properties of grey forest soil of Upper Volga // Russian agricultural science. 2015. No. 3. pp. 34-38.
7. Okorkov V.V., Okorkova L.A., Fenova O.A. Methods of full use of chemization means in a crop rotation on grey forest soil of Upper Volga in terms of agricultural technologies various intensity. Suzdal, 2017.176 p.
8. Okorkov VV. To the theory of chemical reclamation of acidic soils //Agrochemistry. 2019. No. 9. pp. 3-17.
9. Okorkov V.V. Physical and chemical nature of the soil structure stability of grey forest soil of Vladimir // Soil science. 2003. No. 11. pp. 1346-1353.
10. Okorkov VV. Anthropogenic transformation of grey forest soil of Vladimir Opole with long-term use of fertilizers. Vladimir: VOOO VOI, 2012.104 p.
11. Okorkov VV., Okorkova L.A. SSome ways to improve the effectiveness of grey forest soil in Upper Volga // Successes of modern natural science. 2018. No. 12-2. pp. 302-309.
12. Adrianov S.N. Patterns to form phosphate regime of soddy podzolic soil in different fertilizer systems: abstract of the diss.... doctor of agricultural sciences. Moscow, 2001.26 p.
EFFECT OF LONG-TERM FERTILIZER USE ON CHANGE OF PHYSICAL AND CHEMICAL PROPERTIES OF GREY FOREST SOIL OF UPPER VOLGA
V.V. OKORKOV, L.A. OKORKOVA ,O.A. FENOVA
Upper Volga Federal Agrarian Research Center ul. Tsentralnaya 3, poselok Noviy, Suzdalskiy rayon, Vladimir Oblast, 601261, Russian Federation
Abstract. Many years of research on grey forest medium loamy soil of Upper Volga prove an increase in hydrolytic acidity (Нг) caused by water-soluble phosphorus fertilizers (containing PK and NPK) due to specific adsorption of phosphates by the mineral part of the absorption complex (AC), displacement of Н+ ions by the increasing concentration of Са2+ ions during re-aggregation of AC. Moreover, the application of nitrogen mineral fertilizers significantly increases crop yield and their consumption of potassium for Н+ ions. Organic fertilizers prevent the growth of Нг as a result of ammonification and ammonia buildup. The change in Нг in the 3rd and 4th rotations compared to the 1st is caused by AC and its reaction with fertilizers. The effect of phosphorus fertilizers on humus in soil reduces hydrolytic acidity. With greater humus content is observed a decrease of phosphates adsorption by the mineral part of the AC, which prevents the growth of hydrolytic acidity. Its increase from the humus reaction with manure and nitrogen mineral fertilizers is weaker than the reaction of humus with PK
fertilizers. The changes of рНКС| in the 3rd and 4th rotations in comparison with the 1st rotation are influenced by the same factors as hydrolytic acidity. Nitrogen mineral and phosphorus-potassium fertilizers reduce the рНКС| value, organic ones counteracted its lowering. The reaction of phosphorus-potassium fertilizers with organic and nitrogen mineral also lead to a fall in рНКС| due to greater crop yield and increased uptake of potassium ions for hydrogen ions.
Keywords: grey forest soil of Upper Volga region, mineral and organic fertilizers, hydrolytic acidity, рНКС|, correlation-regression analysis. Author details: V.V. Okorkov, Doctor of Sciences (agriculture), chief research fellow (e-mail: adm@vnish.elcom.ru); L.A. Okorkova, senior research fellow; Fenova O.A, Candidate of Sciences (agriculture), leading research fellow.
For citation: Okorkov V.V., Okorkova L.A., Fenova O.A. Effect of long-term fertilizer use on change of physical and chemical properties of grey forest soil of Upper Volga // Vladimir agricolist. 2021. №2. pp. 27-34. DOI:10.24412/2225-2584-2021-2-27-34.
DOI:10.24412/2225-2584-2021-2-34-40 УДК 631.461:631.872:631.445.24:631.445.25
ЭФФЕКТИВНОСТЬ МИКРОБНЫХ ДЕСТРУКТОРОВ ПОСЛЕУБОРОЧНЫХ ОСТАТКОВ В ЛАБОРАТОРНЫХ И ПОЛЕВЫХ
ЭКСПЕРИМЕНТАХ
И.В. РУСАКОВА, кандидат биологических наук, заместитель директора по научной работе, (e-mail: rusakova.iv@yandex.ru)
Всероссийский научно-исследовательский
институт органических удобрений и торфа - филиал ФГБНУ «Верхневолжский ФАНЦ»
ул. Прянишникова, д. 2., д. Вяткино, Судогодский р-н, Владимирская обл., 601390, Российская Федерация
Резюме. В настоящее время для более эффективной и экологически безопасной утилизации соломы зерновых культур, ежегодный валовый сбор которой составляет в России более 120 млн. т, используются микробиологические препараты, которые вносят на пожнивные остатки перед их заделкой в почву. На практике зачастую их применяют без достаточного научного обоснования. Цель исследований - экспериментальная оценка эффективности ряда биопрепаратов-деструкторов для ускорения разложения соломы различных зерновых культур. В полевых и лабораторных опытах проведено изучение влияния микробных препаратов-деструкторов растительных остатков (Баркон, Байкал ЭМ 1, Багс, Микобакт, Алтасол) на разложение соломы озимой пшеницы, ярового тритикале, ячменя и их урожайность. Исследования проводили в 2012-2019 гг. на дерново-подзолистой супесчаной (Владимирская обл., п. Вяткино, опытное поле ВНИИОУ) и агросерой лесной почвах (Владимирская обл., Юрьев-Польский госсортоиспытательный участок). Экспериментально установлено, что действие препаратов достаточно кратковременно и выражено в начальный период разложения соломы и стерни в почве (1-2 мес.). Более высокую эффективность биопрепараты проявили в лабораторных условиях (с оптимальной температурой и влажностью почвы) по сравнению с полевыми. Солома зерновых культур, характеризующаяся широким отношением C:N, не обеспечивает достаточного количества азота для метаболизма микроорганизмов при их высокой активности. Поэтому максимальный аддитивный эффект в отношении трансформации органического вещества соломы отмечен при совместном применении биопрепаратов и минерального азота. В полевых опытах на дерново-подзолистой почве получены достоверные прибавки урожайности ярового тритикале -1,4-1,7 ц/га при использовании Багса, ячменя - 2,7 и 3,6 ц/га от применения биопрепаратов Баркон и Микобакт соответственно. При обработке стерни предшествующей зерновой культуры (ячменя) препаратом Алтасол, прибавка урожайности озимой пшеницы составила 3,3 и/га.
Ключевые слова: биопрепараты-деструкторы, послеуборочные остатки, разложение соломы, урожайность,
зерновые культуры.
Для цитирования: Русакова И.В. Эффективность микробных деструкторов послеуборочных остатков в лабораторных и полевых экспериментах // Владимирский земледелец. 2021. №2. С. 34-40. DOI:10.24412/2225-2584-2021-2-34-40.
Ежегодное отрицательное сальдо баланса азота в земледелии России составляет 34-50, фосфора - 9-16, калия - 38-64 кг/га. Объемы применения органических удобрений за последние 20 лет уменьшились более чем в 7 раз, составляя в среднем по стране около 1 т/га посевной площади. Вследствие этого продолжается снижение содержания органического вещества в пахотных почвах [1]. В этих условиях возникает необходимость и целесообразность более широкого использования альтернативных источников воспроизводства почвенного плодородия, возобновляемых биологических ресурсов, в том числе послеуборочных остатков, обеспечивающих возврат в биологический круговорот биофильных элементов и замкнутость их циклов.
Ежегодно производимое в России количество соломы (около 120 млн. т), которое имеет тенденцию к увеличению в связи с ростом валового сбора зерна в стране, значительно превышает реальные объемы ее использования. Уборка с поля и последующая утилизация соломы представляет для сельхозпрозводителей серьезную проблему, для решения которой требуются дополнительные финансовые, трудовые и временные затраты [2]. Существует значительный потенциал питательных элементов и органического вещества, ежегодно накапливаемых в растительных отходах, составляющий около 2 млн. т NPK и 45 млн. т углерода (С), который может быть использован как дополнительный ресурс воспроизводства плодородия пахотных почв. Увеличение объемов применения соломы в качестве удобрения особенно актуально в связи с уменьшением ее потребности для нужд животноводства.
Однако одним из факторов, ограничивающим более широкое использование соломы без удаления с поля,
