CC BY
27
УДК 631,452:631,417,2 : 631,415 : 633,63
О. А. Минакова, Д. А. Куницын, Л. В. Александрова
ВЛИЯНИЕ ДЛИТЕЛЬНОГО ПРИМЕНЕНИЯ УДОБРЕНИЙ НА ПЛОДОРОДИЕ ЧЕРНОЗЕМА ВЫЩЕЛОЧЕННОГО В ЗЕРНОСВЕКЛОВИЧНОМ СЕВООБОРОТЕ ЛЕСОСТЕПИ ЦЧР
ФГБНУ «ВСЕРОССИЙСКИЙ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ САХАРНОЙ СВЕКЛЫ И САХАРА ИМЕНИ А. Л. МАЗЛУМОВА», ВОРОНЕЖ, РОССИЯ
O. A. Minakova, D. A. Kunitsyn, L.V. Alexandrova INFLUENCE OF LONG-TERM FERTILIZER APPLICATION ON FERTILITY OF LEACHED BLACK EARTH IN GRAIN-BEET CROP ROTATION OF THE CENTRAL BLACK-EARTH
FOREST-STEPPE REGION FEDERAL STATE BUDGETARY SCIENTIFIC INSTITUTION "THE A. L. MAZLUMOV ALL-RUSSIAN RESEARCH INSTITUTE OF SUGAR BEET AND SUGAR", VORONEZH, RUSSIA
Ольга Александровна Минакова
Ol'ga Aleksandrovna Minakova доктор сельскохозяйственных наук olalmin2@rambler.ru
Дмитрий Алексеевич Куницын
Dmitrii Alekseevich Kunitsyn olalmin2@rambler.ru
Людмила Валерьевна Александрова
Liudmila Valer'evna Aleksandrova olalmin2@rambler.ru
Аннотация. Рассматриваются вопросы изменения показателей почвенного плодородия (содержания основных элементов питания, гумуса, токсичных элементов, микроэлементов и серы) чернозема выщелоченного в севообороте с сахарной свёклой в условиях лесостепи Воронежской области. Цель исследований - изучить влияние применения удобрений на динамику почвенного плодородия за 80 лет проведения опыта. Почвенные образцы отбирали с глубины 0-20 и 20-40 см на поле под сахарной свеклой (в звене с черным паром). Агрохимические свойства почвы определяли общепринятыми методами. Установлено, что применение Ы135Р135К135 + 25 т/га навоза обеспечивало максимальное содержание N-N03 в почве практически во все время проведения опыта, что свидетельствовало о стабильно высоком уровне его содержания при различных погодных условиях. Концентрация подвижного Р205 максимально увеличивалась относительно контроля в III —V и IX ротациях, чему более всего способствовало применение Ы135Р135К135 + 25 т/га навоза (кроме II и VШ—IX ротаций). Содержание обменного калия более всего возрастало в I и VШ—IX ротациях при внесении Ы135Р135К135 + 25 т/га навоза (относительно контроля). Применение высоких доз минеральных удобрений и навоза снижало темпы дегумификации почвы и способствовало поддержанию гумусного состояния на достаточно высоком уровне. Длительно применяемые удобрения к IX ротации значительно повышали содержание As, Нд и F в почве. Внесение 50 т/га навоза совместно с минеральными удобрениями в большей степени увеличивало содержание Б.
За 9 ротаций севооборота при внесении удобрений установлено относительно контроля наибольшее увеличение содержания 1\Ж03— и подвижного Р205 в почве (до 80,6 и 77,3 % соответственно), несколько
меньшее - обменного K2O (до 49,0 %), серы - до 23,8 %. Минимальные изменения были отмечены в содержании B, Mo и гумуса.
Ключевые слова: плодородие, чернозем выщелоченный, гумус, элементы питания, микроэлементы.
Abstract. In this article questions of soil fertility indicators change (the maintenance of basic food elements, humus, toxic elements, minerals and sulfur) for leached black-earth in crop rotation with sugar beet in the conditions of forest-steppe Voronezh region are considered. Researches aim is to study influence of using fertilizers on soil fertility dynamics in 80 years of experience. Soil samples selected from depth 0-20 and 20-40 cm in sugar beet field (in a link with black fallow). We determined agrochemical properties of the soil by standard methods. We established that application of N135P135K135 + 25 t/hectare of manure provided the maximum contents of N-NO3- in the soil practically in all the time of carrying out experience. It is the evidence of steadily high level of its contents under various weather conditions. Concentration of mobile P2O5 as much as possible increased relatively control in III-V and IX rotations. Application of N135P135K135 + 25 t/hectare of manure (except II and VIII-IX rotations) promoted most of all to that. Exchange potassium content most of all increased in I and VIII-IX rotations when introducing N135P135K135+ 25 t/hectare of manure (relatively control). Application of high doses of mineral fertilizers and manure reduced rates of soil degumifikation and promoted maintenance of humus state at rather high level. Fertilizers applied during long time to IX rotation considerably increased content of As, Hg and F in the soil. Introduction of 50 t/hectare of manure together with mineral fertilizers increased content of S more.
After 9 rotations of crop rotation when introducing fertilizers content of N-NO3- and mobile P2O5 in the soil most increased (up to 80.6 and 77.3% respectively), a little smaller - exchange K2O (up to 49.0%), sulfur - to 23.8% relatively control. The minimum changes have been noted in the content of B, Mo and humus.
Keywords: fertility, leached black earth, humus, nutrient elements, microelements.
Введение. Сохранение и воспроизводство плодородия почв - актуальная задача земледелия. Поиск путей её решения может быть осуществлен посредством сбора и систематизации информации в длительных полевых опытах [1]. При применении удобрений происходит накопление подвижных и малодоступных форм фосфора и калия, изменение состава почвенных катионов, количества и состава гумуса, активизация микробиологических процессов,
накопление доступных форм микроэлементов и др. [2-4]. Оптимизация почвенных условий эффективно влияет на продуктивность сельскохозяйственных культур [3, 5-7].
Цель исследований - изучить влияние 80-летнего применения удобрений на динамику почвенного плодородия в зернопаропропашном севообороте лесостепи Центрально-черноземного района (ЦЧР).
Методика. Опыт был заложен в 1936 году в 9-поль-
Вестник Курганской ГСХА № 3, 2017 ^ьскоюишатвт^ науки 35
ном зернопаропропашном севообороте (в Рамонском районе Воронежской области). В 2016 году была закончена 9-я ротация севооборота. Стационарный опыт представляет собой севооборот со следующим чередованием культур по полям: черный пар - озимая пшеница - сахарная свекла -ячмень - однолетние травы - озимая пшеница - сахарная свекла - однолетние травы - овес. Климат района исследований умеренно-континентальный, с неустойчивым увлажнением (ГТК=0,9-1,3). Почва стационарного опыта - чернозем выщелоченный малогумусный среднемощный тяжелосуглинистый на тяжелом карбонатном суглинке.
Изучалось шесть вариантов опыта с различными дозами внесения минеральных и органических удобрений: 1) контроль - без внесения удобрений; 2) М45Р45К45 + 25 т/га навоза; 3) М90РЭ0КЭ0 + 25 т/га навоза; 4) М135Р135К135 + 25 т/га навоза; 5) М45Р45К45 + 50 т/га навоза; 6) М1Э0Р51Э0КК1Э0. Площадь делянки - 136,1 м2. В качестве минеральных удобрений использовали азофоску (16:16:16), которую вносили под сахарную свеклу перед основной обработкой почвы. Навоз вносили один раз за ротацию севооборота в пару, с дозой навоза 25 т/га вносилось 125 кг азота, 62,5 кг фосфора и 150 кг калия, 50 т/га навоза - 250, 130 и 300 кг элементов соответственно.
Почвенные образцы отбирали с глубины 0-20 и 2040 см, в почве под сахарной свеклой, в звене с черным паром. В отобранных почвенных образцах определяли: валовое содержание гумуса по методу И.В. Тюрина (ГОСТ 26213-Э1); нитратный азот (ГОСТ 26Э51-86); подвижный фосфор и калий - ГОСТ 26204-Э1; ртуть в почве - МУ по определению тяжелых металлов в почве сельскохозяйственных угодий и продукции растениеводства, М., 1ЭЭ2; алюминий в почве -ГОСТ 26485-85; бор в почве - ГОСТ Р 50688-Э4; фтор в почве - МУ по определению содержания подвижного фтора в почвах ионометрическим методом. М., ЦИНАО,1ЭЭ3; молибден в почве - ГОСТ Р 5068Э-Э4; сера в почве - ГОСТ 264Э0-85; мышьяк в почве - МУ по определению мышьяка в почвах фотометрическим методом. М., ЦИНАО, 1ЭЭ3. Полученные результаты были статистически обработаны с использованием метода дисперсионного анализа с помощью ПК.
Результаты. В I ротации применение удобрений обеспечивало повышение содержания N-N0^ относительно контроля на 4,0-38,2 % (таблица 1), II - 18,4-54,4 %, III - 45,0-85,0 %, IV -11,8-65,Э %, V - 45,Э-83,8 %, VI - 14,143,2 %, VII- 13,Э- 54,4 %, VIII - 52,0-80,6 %, IX - 20,474,6 %. Наибольшее повышение содержания элемента обеспечивало применение М135Р135К135 + 25 т/га навоза (кроме V, VIII и IX ротаций, где наибольшее увеличение обеспечивало МЭ0РЭ0КЭ0 + 25 т/га навоза). В целом, динамика содержания N-N0^ по ротациям характеризуется его достаточно быстрым увеличением в начале проведения опыта и значительно более медленным со II по VII ротации, с последующим увеличением в VIII-IX ротации, что свидетельствует о возможном увеличении количества азота нитрификации на всех вариантах в условиях теплой влажной погоды в весенние периоды 2000-2016 гг. Установлено повышение содержания подвижного Р205 относительно контроля в I ротации на 2Э,6-43,2 % (таблица 2), II - 5,22-1Э,1 %, III - 43,3-Э2,3 %, IV - 38,6-103 %, ^1Э,3-76,3 %, VI - 21,7-46,7 %, VII - 16,3-53,6 %, VIII - 25,Э-61,0 %, IX - 22,6-77,3 %, чему более всего способствовало применение М135Р135К135+ 25 т/ га навоза (кроме II ротации), также в VIII и IX ротации и доза МЭ0РЭ0КЭ0 + 25 т/га навоза.Изменение содержания обменного К20 вследствие применения удобрений в I ротации составило 6,2-31,0 % (таблица 3), II - отмечена тенденция к увеличению в варианте М135Р135К135 + 25 т/га навоза, IV - 11,2-32,7 %, V - 1Э,8-30,7 %, VI - 6,4-11,0 %, VII - не отмечено изменений, VIII - 1Э,4-36,8 %, IX - 10,8-4Э,0 %, то есть имело тенденцию к значительному увеличению на удобренных вариантах в ММ ротации и менее значительному - в VII-VIII ротациях, что, возможно, связано с необменным поглощением элемента и запаковкой в кристаллическую решетку глинистых минералов.Отмечалось снижение уровня К20 в М^Ш ротациях (относительно ММ ротаций), особенно на фоне М135Р135К135 + 25 т/га навоза в пар и МЭ0РЭ0КЭ0 + 25 т/га навоза в пар. Система М45Р45К45 + 50 т/га навоза способствовала небольшому повышению концентрации данного элемента в этот период.
Таблица 1 - Содержание N-N0^ в стационарном опыте, 1-Э ротации севооборота, мг/(100 г почвы)
Вариант Ротации
I II III IV V VI VII VIII IX
М0Р0К0 (без удобрений) 1,4Э 1,03 0,80 0,78 0,74 1,25 0,7Э 1,04 1,3Э
М. _Р._К +25 т/га навоза 45 45 45 - 1,22 1,16 0,87 1,07 1,27 0,8Э 1,4Э 1,Э8
М. _Р._К +25 т/га навоза 45 45 45 1,Э1 1,03 1,44 1,26 1,36 1,43 1,15 1,77 2,16
М135Р135К135 +25 т/га навоза - 1,5Э 1,47 1,4Э 1,7Э 1,7Э 1,Э0 1,70 1,Э6
М45Р45К45 +50 т/га навоза - - - - 1,0Э 1,58 1,58 1,07 1,28
Таблица 2 - Содержание Р205 в стационарном опыте, 1-Э ротации севооборота, мг/(100 г почвы)
Вариант Ротации
I II III IV V VI VII VIII IX
М0Р0К0 (без удобрений) 8,87 11,4 10,4 8,66 Э,30 Э,20 7,42 Э,13 10,6
М. _Р._К +25 т/га навоза 45 45 45 11,7 12,1 15,0 12,0 11,1 11,Э 8,63 11,5 13,0
М. _Р._К +25 т/га навоза 45 45 45 11,1 13,8 16,1 16,3 12,3 12,5 Э,46 14,6 18,0
М135Р135К135 +25 т/га навоза 12,7 13,1 21,5 17,6 16,4 13,5 11,4 14,7 18,8
М45Р45К45 +50 т/га навоза - - - - 12,0 11,2 10,5 13,Э 16,2
Таблица 3 - Содержание обменного калия в почве стационарного опыта, 1-9 ротация, мг/(100 г почвы)
Вариант Ротации
I II IV V VI VII VIII IX
Ы0Р0К0 (без удобрений) 11,3 12,9 10,7 10,1 10,9 10,1 10,3 10,2
N .¡Р/Д +25 т/га навоза 45 45 45 12,0 11,0 11,9 10,2 11,6 9,4 12,3 13,1
М90Р90К90 +25 т/га навоза 14,8 11,0 12,8 12,1 11,8 10,1 12,3 12,7
М135Р135К135 +25 т/га навоза 13,9 15,8 14,2 13,2 12,1 9,6 14,1 15,2
М45Р45К45 +50 т/га навоза 11,7 13,2 12,4 9,8 11,3 10,2 12,7 11,3
Изменение содержания общего гумуса в почве стационарного опыта к началу IX ротации выразилось в значительном его снижении (по сравнению с целиной) в варианте без удобрений (на 1,21 % в слое 0-20 см и на 1,23 % в слое 20-40 см, что в относительных процентах составило 24,7 и 23,1 %) (таблица 4). Чем больше вносили элементов питания с удобрениями, тем меньше составляли по-
тери гумуса при возделывании культур зернопропашного севооборота. Минеральные удобрения совместно с 25 т/га навоза в пару способствовали уменьшению показателя на 12,0-16,2 % в слое 0-20 см и на 12,0-16,4 % в слое 20-40 см, органо-минеральная система и применение ^90Р190К190 на безнавозном фоне - на 8,0-9,0 % и 8,9-9,1 % соответствен-но.Относительно контроля в почве удобренных вариантов
Таблица 4 - Содержание гумуса в почве стационарного опыта, IX ротация
Вариант Глубина, см Содержание, % Вариант Глубина, см Содержание, %
Целина 0-20 20-40 6,10 5,60 N Р К 135 135 135 +25 т/га навоза 0-20 20-40 5,37 4,93
Без удобрений 0-20 20-40 5 га СЛ (О ^5Р45К45 +50 т/га навоза 0-20 20-40 5,55 5,10
N .Р^К« +25 т/га навоза 45 45 45 0-20 5,11 N Р К 190 190 190 0-20 5,61
20-40 4,68 20-40 5,09
М90Р90К90+25 т/га навоза 0-20 20-40 5,21 4,85 НСР05 0-20 20-40 0,30 0,35
в IX ротации гумуса содержалось на 4,5-15,0 % больше в верхнем слое и 2,9-12,1 % в нижележащем слое.
Содержание мышьяка в почве в IX ротации было повышено на 12,5-22,6 % относительно контроля (таблица 5), более всего в вариантах ^0Р90К90 + 25 т/га навоза, ^90Р190К190, ^5Р45К45 + 50 т/га навоза (вследствие высокого содержания в минеральных удобрениях [8], в слое 0-20 см была отмечена тенденция к увеличению на ^35Р135К135 + 25 т/га навоза. Повышение содержания ртути в слое 0-20 см на 7,4-22,2 % было отмечено более всего при применении ^5Р45К45 + 50 т/га навоза, Ы45Р45К45 + 25 т/га навоза. Увеличение количества фто-
ра на 11,4-20,6 % было отмечено только в слое 0-20 см
при применении М90Р90К90 + 25 т/га ^^ М-,35Р135К135 +
25 т/га навоза, ^5Р45К45 + 50 т/га навоза. Содержание алюминия изменялось относительно контроля только в слое 20-40 см, снижаясь на 25-75 %, более всего в вариантах + 25 т/га навоза и ^90^90 К190'
Под влиянием удобрений содержание бора повышалось на 7,3-11,6 % в слое 0-20 см, более всего при внесении ^5Р45К45 + 50 т/га навоза, ^0Р90К90 + 25 т/га навоза, ^90Р190К190. В слое 0-20 см отмечалась тенденция к повышению содержания Мо при внесении ^35Р135К135
+ 25 т/га нав°з^ ^5Р45К45 + 25 т/га нав°з^ ^Л^5
Таблица 5 - Содержание микроэлементов и серы в почве стационарного опыта, слой 0-20 см, IX ротация
Вариант Глубина, см As нд F А1 Мо В Б
мг/(кг почвы)
^Р0К (без удобрений) 0-20 20-40 0, 37 0,38 0,027 0,05 0,35 0,37 0,007 0,040 0,177 0,173 1,38 1,61 2,1 0,50
N.¡Р^К«+25 т/га навоза 45 45 45 0-20 20-40 0,33 0,39 0,031 0,066 0,35 0,37 0,0067 0,0200 0,185 0,173 1,39 1,64 2,6 1,77
^0Р90К>0 +25 т/га навоза 0-20 20-40 0,45 0,30 0,029 0,075 0,39 0,355 0,005 0,020 0,177 0,203 1,48 1,64 2,4 1,07
^35Р135К135 +25 т/га навоза 0-20 20-40 0,42 0,41 0,029 0,05 0,39 0,42 0,007 0,020 0,185 0,172 1,41 1,64 2,3 1,12
Р^К +50 т/га навоза 45 45 45 0-20 20-40 0,41 0,36 0,033 0,05 0,42 0,43 0,0067 0,030 0,175 0,183 1,54 1,70 2,42 0,67
N Р К 190 190 190 0-20 20-40 0,42 0,33 0,028 0,075 0,38 0,42 0,0067 0,010 0,171 0,185 1,47 1,73 2,80 0,73
НСР05 0-20 20-40 0,03 0,002 0,05 0,002 0,12 0,05 0,17 0,06
Вестник Курганской ГСХА № 3, 2017 аппыжахазтстт^ науки 37
(до 4,5 %), в слое 20-40 см - при внесении ^0РЭ0КЭ0 + 25 т/га навоза, ^5Р45К45 + 25 т/га навоза, ^Э0Р1Э0К1Э0 (на 5.8-17.3 %). Содержание Э в слое 0-20 см повышалась при применении всех изученных доз на Э,5-33,3 %, более всего - ЧЭ0Р1Э0К1Э0, в слое 20-40 см - на 34,0-354 %, более всего способствовали дозы ^35Р135К135+25 т/га навоза и ^5Р45К45 + 25 т/га навоза.
Выводы. Применение М135Р135К135 + 25 т/га навоза обеспечивало максимальное содержание нитратного азота практически во все время проведения опыта, что свидетельствовало о стабильно высоком уровне его содержания при различных погодных условиях.
Концентрация подвижного Р205 максимально увеличивалась относительно контроля в и IX ротациях, более всего способствовало применение М135Р135К135 + 25 т/га навоза (кроме II и VIII-IX ротаций).
Список литературы
1 Романенков В.А. Методические вопросы и координация исследований длительных полевых опытов Геосети. Тезисы докладов Междунар. науч-практ. конф., посвящ. 150-летнему юбилею Д.Н. Прянишникова «Фундаментальные исследования по созданию новых средств химизации и наследие академика Д.Н.Прянишникова». М., ВНИ-ИА, 2015. С. 128-133.
2 Бюллетень Географической сети опытов с удобрениями. Совершенствование программ агрохимических исследований в Географической сети опытов с удобрениями. Выпуск 22. М., ВНИИА, 2016. 44 с.
3 Громовик А.И. Трансформация гумусного состояния чернозема выщелоченного при длительном применении удобрений в зерносвекловичном севообороте: автореф. дисс. ... канд. биол. наук. Воронеж: Воронежский государственный университет, 200Э. 24 с.
4 Сычев В.Г, Шафран С.А. Агрохимические свойства почв и эффективность минеральных удобрений. М., ВНИИА, 2013. 2Э6 с.
5 Благовещенская Г.Г., Бурлакова Л.Ю., Завалин А.А. Устойчивость агроценозов при длительном применении органических и минеральных удобрений. Доклады Российской Академии сельскохозяйственных наук. 2005. № 6. С. 27-28.
6 Волынкин В.И., Копылов А.Н., Волынкина О.В. Влияние минеральных удобрений на урожайность культур и агрохимические свойства выщелоченного чернозема. Плодородие. 2014. № 6. С. 14-16.
7 Ступаков А.Г. Реакция свойств чернозема выщелоченного на длительное использование удобрений в зер-нотравянопропашном севообороте. Сборник докладов международной конференции «Инновации, землеустроительные и ресурсоберегающие технологии в земледелии». Курск: ВНИИЗ и ЗПЭ, 2007. С. 45Э-463,
8 Науметов Р. В. Влияние минеральных удобрений в зернопаропропашном севообороте на экологическое состояние тяжелосуглинистого выщелоченного чернозема. Материалы Всероссийской научно-практической конференции, посвященной 55-летию образования Адыгейского НИИСХ «Инновационные технологии для АПК юга России». Майкоп: Изд-во «Магарин О. Г», 2016. С. 75-7Э.
Содержание обменного калия более всего возрастало в I и VIII-IX ротациях при внесении N135P135K135 + 25 т/га навоза (относительно контроля).
Применение высоких доз минеральных удобрений и навоза снижало темпы дегумификации почвы и способствовало поддержанию гумусного состояния на достаточно высоком уровне.
Длительно применяемые удобрения к IX ротации значительно повышали содержание As, Hg и F в почве. Внесение 50 т/га навоза совместно с минеральными удобрениями в большей степени увеличивало содержание S.
Удобрения в наибольшей степени влияли на содержание нитратного азота и подвижного фосфора, в меньшей степени - обменного калия и серы, минимально - гумуса, бора и молибдена.
References
1 Romanenkov V.A. Abstracts of the Intern. Scientific-practical. Conf., Dedicated. The 150th anniversary of D.N. Pryanishnikova "Fundamental research on the creation of new chemicals and the legacy of academician D.N. Prianishnikov". Moscow, 2015, pp.128-133.
2. Bulletin of the Geographic Network of Experiments with Fertilizers. Improvement of agrochemical research programs in the Geographic Network of Experiments with Fertilizers. Issue 22. Moscow: VNIIA, 2016. 44 p.
3 Gromovik A.I. Transformation of the humus state of chernozem leached during long-term use of fertilizers in grain-crop rotation (Doctoral dissertation). Voronezh: Voronezh State University, 2009. 24 p.
4 Sychev V.G., Shafran S.A. Agrochemical properties of soils and the effectiveness of mineral fertilizers. Moscow: VNIIA, 2013. 296 p.
5 Blagoveshchenskaya G.G., Burlakova L.Yu., Zavalin A.A. Stability of agrocenoses with long-term use of organic and mineral fertilizers. Reports of the Russian Academy of Agricultural Sciences. 2005. No. 6. P. 27-28.
6 Volynkin V.I., Kopylov A.N., Volynkina O.V. Influence of mineral fertilizers on yield of crops and agrochemical properties of leached chernozem. Fertility. 2014. No. 6. Pp. 14-16.
7 Stupakov A.G. The reaction of the properties of leached chernozem for the long-term use of fertilizers in grain-grass-trawl crop rotation. А collection of reports. International conf. Innovation, land management and resource-saving technologies in agriculture. Kursk: VNIIZ and ZPE, 2007. Pp. 459-463,
8 Naumetov R.V. Influence of mineral fertilizers in grain-steaming crop rotation on the ecological state of heavy loam leached chernozem. Materials of the All-Russian Scientific and Practical Conference dedicated to the 55th anniversary of the Adygei NIIS. Innovative technologies for the AIC of the south of Russia. - Maykop: Publishing house "Magarin OG", 2016. Pp. 75-79.
