CC BY
9ОБЩИЕ ВОПРОСЫ АГРОХИМИИ
УДК bJl.42lb.il.)42
ВЛИЯНИЕ МИНЕРАЛЬНЫХ УДОБРЕНИЙ НА УРОЖАЙНОСТЬ КУЛЬТУР И АГРОХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ВЫЩЕЛОЧЕННОГО
ЧЕРНОЗЁМА
В.И. Волынкин, А.Н. Копылов, к.с.-х.н., О.В. Волынкина, к.с.-х.н., Курганский НИИСХ
Приведены результаты наблюдений за свойствами выщелоченного чернозёма на фонах многолетнего применения минеральных удобрений и без них в севообороте. Приёмы удобрения культур оказывают различное влияние на показатели плодородия: кислотность, гумус и подвижные питательные вещества и как следствие - на продуктивность культур.
Ключевые слова: азотное и фосфорное удобрение, содержание гумуса, подвижных Р205 и К20, рНКС1-
Интегральный индикатор плодородия почв - урожайность сельскохозяйственных культур в натуральной величине или в зерновых и энергетических эквивалентах [1]. При этом важно сопоставление данных урожайности культур с тем или иным фактором роста для последующей оценки каждого из факторов по шкале обеспеченности ими растений. Г.С. Липкина [2] и П. Д. Барбалис говорят о достаточно высоком коэффициенте корреляции урожайности с исследованными свойствами почвы (0,606-0,712 для разных культур). Как правило, без внесения удобрений показатели почвенного плодородия ниже оптимальных значений, необходимых для активного роста растений. С помощью минеральных удобрений удаётся улучшить агрохимические свойства почвы и повысить урожайность культур. В.Г. Сычёв с соавторами [3] приводит объём применения минеральных удобрений в России за 2009 г., который равнялся 2378,9 тыс. т д. в. При сопоставлении этой величины с площадью пашни в России становится очевидным отставание среднего количества возврата питательных веществ на гектар посева от их выноса, который выше возврата в 2 раза. В результате по многим элементам питания происходят истощение и ухудшение свойств почвы.
Описывая подходы к мониторингу свойств почвы, многие ученые отмечают их пространственную неоднородность. В этом аспекте важны значимость разной степени неоднородности, которую можно установить по коэффициенту вариации. Есть мнение, что опытный участок можно считать выровненным, если коэффициент вариации величин урожая в пределах повторности не превышает коэффициент вариации урожайности в целом в опыте. В такой ситуации влияние величины вариации по тому или иному агрохимическому свойству почвы на колебания урожайности обычно уменьшается [4].
В связи с уменьшением объемов применения удобрений в ряде регионов заметно возросла площадь посевов с низким содержанием подвижного фосфора. В целом по России в 2010 г. содержание Р205 на пашне было (в %): очень низкое - 5,8, низкое - 16,9, среднее - 36,8, повышенное - 20,6, высокое -12,7 и очень высокое - 7,2 [5].
В Курганской области доля пашни с очень низким и низким содержанием Р205 составляет 58,2 % [6]. Уменьшение применения фосфорных удобрений приводит к истощению почвы по одному из макроэлементов, снижая при этом уровень эффективности азотных удобрений [7].
Цель исследований - оценить влияние удобрений на продуктивность культур севооборота и плодородие чернозёма на северо-западе Курганской области.
Задачи опыта: 1) выявить роль состава удобрения, доз фосфора и добавления к удобрению соломы пшеницы и ячменя в повышении продуктивности севооборота; 2) изучить влияние разных приёмов удобрения культур на показатели плодородия почвы.
Методика. Исследования состава и доз удобрений под сельскохозяйственные культуры проведены на Шадринском опытном поле Курганского НИИСХ в севообороте: 1 - кукуруза; 2 - пшеница; 3 - ячмень. Стационарный эксперимент
заложен в 1978 г. Опыт проводили А.И. Себянин, В.И. Волынкин, В.П. Новосёлов. Агрохимические свойства тяжелосуглинистого выщелоченного чернозёма: pHKci 6,5 при закладке и 5,0 в 2009 г., среднее содержание гумуса на фоне без удобрения 5,37%, подвижных Р205 и К20, соответственно, 65-71 и 120-150 мг/кг. В опыте азотное удобрение применяли в средней для 3-польного севооборота дозе N67. Доза складывалась из применения N100 под 1 -ю культуру - кукурузу, N40 под пшеницу и N60 под ячмень. Обработка почвы - ежегодная вспашка плугом с отвалами на глубину 22-25 см. В опыте высевали районированные в Курганской области сорта и гибриды трёх культур севооборота. Прошло 10 ротаций. Площадь делянки: общая - 288 м2, учётная 92 м2, повторность опыта 3-кратная.
Результаты и их обсуяедение. При сравнении эффективности удобрений на разных опытных полях Курганского НИИСХ, наиболее высоким их действием на продуктивность культур отмечается Шадринское опытное поле. Это объясняется лучшей влагообеспеченностью на северо-западе Курганской области. При этом состав удобрения существенно меняет уровень прибавок урожайности культур. На всех опытных полях чаще одно фосфорное удобрение в севооборотах без пара и бобовых неэффективно, а одно азотное удобрение оказывает среднее или высокое действие в зависимости от наличия подвижного фосфора в почве. В эксперименте на Шадринском опытном поле сложился достаточно хороший фон питания растений фосфором (65-71 мг/кг). Поэтому прирост урожайности первой культуры севооборота - кукурузы - от добавления фосфора к азоту был небольшим (табл. 1).
1. Прибавка урожайности кукурузы, пшеницы и ячменя под _влиянием удобрений, ц/га_
Годы Сред От
Вариант 1978- 1983- 1988- 1993- 1998- 2003- нее фос
опыта 1982 1987 1992 1997 2002 2007 фора
Кукуруза (зеленая масса)
Контроль 286 248 258 230 178 177 230 -
Nioo 207 174 80 140 130 185 153 -
Рзо 15 1 14 1 -10 -9 2 -
Nl00+Pl5 214 202 109 159 118 189 165 12
Nioo+Рзо 233 251 111 158 152 174 180 27
Nioo+Рзо +
солома* 211 242 116 119 135 189 169 16
N100+P45 237 212 111 156 126 138 163 10
НСР05, ц/га 60 35 27 40 45 38 - -
Пшеница (зерно)
Контроль 20,8 25,3 12,6 20,6 16,0 15,9 18,5 -
N40 15,4 10,1 3,5 7,3 11,8 7,8 9,3 -
Рзо 0,1 -0,7 -0,5 -2,3 -1,5 -0,1 -0,8 -
N40+P15 17,3 11,6 5,0 8,5 13,3 9,6 10,9 1,6
N40+P30 17,7 10,4 5,6 10,1 15,5 10,7 11,7 2,4
N40+P30 +
солома 18,0 10,4 4,3 9,8 15,1 11,2 11,5 2,2
N40+P45 17,1 10,1 4,0 9,7 13,0 9,2 10,5 1,2
НСР05, ц/га 2,7 1,9 1,5 1,8 3,1 2,3 - -
Ячмень (зерно)
Контроль 15,6 14,0 14,0 18,4 13,4 16,4 15,3 -
N60 16,6 8,2 4,8 7,0 10,2 11,7 9,8 -
Рзо -1,2 -1,0 -0,1 -1,6 -1,6 0,3 -0,9 -
N40+P15 16,1 6,5 6,6 8,7 11,5 15,3 10,8 1,0
Nôo+Рзо 15,7 7,6 7,6 10,0 13,0 16,1 11,7 1,9
Nôo+Рзо +
солома 14,4 8,0 7,7 9,0 12,8 14,7 ПД 1,3
N60+P45 14,8 8,6 7,2 7,5 12,2 14,1 10,7 0,9
НСР05, ц/га 3,1 2,2 1,9 1,7 2,5 2,7 2,1 -
На зерновых культурах эффективность добавления фосфора к азоту выше. Например, на посеве пшеницы прибавка от одного азотного удобрения N40 в среднем составляла 9,3 ц/га, а при совмещении с Р30 - 11,7 ц/га (см. табл. 1). Такой уровень дополнительного урожая обеспечил высокую окупаемость 1 кг азота - 23 кг зерна при внесении одного азота. С применением азотно-фосфорного удобрения N40P30, где прирост равен 11,7 ц/га зерна, оплата 1 кг д. в. удобрений была тоже высокой - 16,7 кг пшеницы. Очевидно, что дозы Pi5.30 оптимальны, так как при дальнейшем их повышении эффективность сохранялась или уменьшалась, а окупаемость всегда снижалась.
На посеве ячменя также основная доля прироста от удобрений получена от азотного удобрения: в вариантах N60 и N60P30 урожайность возрастала на 9,8 и 11,7 ц/га (см. табл. 1). Прибавка урожайности ячменя существенно колебалась по годам в зависимости от погодных условий. При благоприятной погоде прирост составлял 12-16 ц/га, при повторении засух - 5-7 ц/га. Здесь хорошая оплата удобрения - 16,3 кг зерна при внесении N60 и 13 кг в варианте N60P30- Повышение дозы фосфора с Р15_зо до Р45 на ячмене нецелесообразно.
Суммарный по севообороту сбор кормовых единиц минеральные удобрения почти удваивали. Это достигалось в основном применением азотного удобрения. Общий дополнительный сбор от N67 - 68 ц/га к.е., а от N67 Р30 - 77 ц/га (табл. 2).
2. Дополнительный сбор кормовых единиц в севообороте, ц/га
(ВС] реднем за 1978-2007 гг.)
Вариант опыта Кукуруза Пшеница с соломой Ячмень с соломой Всего От удобрений От фосфора
Контроль 51 27,9 26,1 105 - -
n67 37 14,1 16,7 173 68 -
р30 0,4 -1,2 -1,6 102 -3 -
n67+Pi5 36 16,1 18,4 175 70 2
n67+p30 40 17,3 19,9 182 77 9
n67+p30 + солома 37 17,3 18,9 177 72 4
n67+p45 36 15,4 18,2 173 68 -
N67P45+(KI20 -1-е поле) 41 17,2 21,7 185 80 12
Добавление пшеничной и ячменной соломы к азотно-фосфорному удобрению не сопровождалось повышением урожайности культур севооборота.
На посеве кукурузы на 1кг азота приходилось дополнительно 37 кг к. е. (прибавка 37 ц/га к. е.: 100 кг/га азота), 35 на пшенице и 28 кг к. е. на ячмене. В азотно-фосфорном удобрении М67Р30 окупаемость составила 31 кг к. е/кг д. в. на кукурузе, 25 - на посеве пшеницы и 22 к.е/кг д.в. на ячмене.
В опыте есть вариант полного минерального удобрения, но он имел преимущество в годы с лучшим увлажнением в 1-й половине вегетации. Например, в 1990 г. урожайность зелёной массы кукурузы на контроле составила 371 ц/га, в варианте М67Р45 - 426 и при внесении М67Р45К120 - 649 ц/га, т. е. прибавка от калия равна 223 ц/га зелёной массы. Ещё за шесть разных лет прирост от добавления калия был достаточно высоким: 75-118 ц/га зелёной массы. В среднем за все годы при выявлении роли калийного удобрения на посеве кукурузы получено 5 ц/га к. е., на пшенице 1,8 и ячмене 3,5 ц/га к.е. (см. табл. 4).
Кроме агрономической и экономической оценок результатов учёта урожая важен экологический аспект применения удобрений, а именно их влияние на свойства почвы. Содержание органического вещества в слое почвы 0-20 см было довольно разнообразным по ярусам опыта. При 20 вариантах в схеме опыта на одно повторение приходится 3 контрольные делянки. Получается, что в трёх повторениях на каждом ярусе опыта размещено 9 контролей, пестрота показаний по которым выражалась коэффициентами вариации (V): 5,5% для яруса 1 и 8,1% для яруса 2. Больше пестроты было на ярусе 3,
где V для содержания гумуса составил 15,9%). Среднее по контролям содержание гумуса 5,37%.
О влиянии многолетнего применения минеральных удобрений на накопление гумуса говорят данные подробных (на каждой делянке) обследований почвы в 2007, 2011 и 2012 гг. На удобряемых в течение 30 лет фонах в системе ежегодной вспашки в зернопропашном севообороте содержание гумуса чаще было близким к контролю (табл. 3).
3. Содержание гумуса в слое почвы 0-20 см, %
Вариант опыта Ярус 1 Ярус 2 Ярус 3 Среднее
(2011 г.) (2012 г.) (2007 г.)
Контроль 6,02 5,44 4,65 5,37
n67 5,73 5,34 4,60 5,22
р30 5,90 4,74 4,09 4,91
n67+Pl5 5,59 5,46 4,56 5,20
n67+p30 6,24 5,27 4,57 5,36
^7+Рзо+солома 6,24 5,40 4,77 5,47
n67+p45 6,07 5,20 4,59 5,29
НСР05 0,52 0,63 0,52 -
Исключением был вариант одностороннего применения Р30 , здесь содержания гумуса снизилось до 4,91%о. Кроме того, проявилась тенденция к снижению этого важного показателя в вариантах N67 и N67P15, а также к его повышению в варианте N67P30 с добавлением соломы. Накопление подвижного Р205 в слое почвы 0-20 см отмечено во всех вариантах с внесением фосфорного удобрения (табл. 4).
4. Содержание Р2О5 и К2Р в слое почвы 0-20 см, мг/кг
Вариант опыта Ярус 1 Ярус 2 Ярус 3 Среднее
(2011 г.) (2012 г.) (2007 г.)
Контроль 67/157 65/183 71/113 68/151
n67 52/142 47/175 54/100 51/139
р30 124/161 165/199 129/108 139/156
n67+Pl5 63/129 58/155 60/106 60/130
n67+p30 94/127 76/143 84/91 85/120
^7+Рзо+солома 106/142 80/155 111/91 99/129
n67+p45 111/127 101/167 102/96 105/130
НСР05 38/31 24/24 18/19 -
Примечание. В числителе Р2О5, в знаменателе К20.
Отчётливо просматривается роль дозы удобрения и степени влияния варианта на урожайность культур, а следовательно, на величину выноса этого элемента растениями. Больше всего накоплено в почве подвижного Р205 в варианте Р30 без азота, где его использование растениями было минимальным, поскольку не отмечено положительного действия на урожайность культур.
Наибольшее содержание К20 в почве наблюдалось на контроле и при внесении одного фосфора, где урожайность и, очевидно, вынос калия ниже, чем на фонах с азотом и азотно-фосфорным удобрением.
Влияние удобрений на кислотность почвы невелико по сравнению с действием временного фактора, который повысил кислотность, начиная с 80-х годов XX в., изменив величину рНкаС 6,5 до 5,17. Наибольшее подкисление от удобрений отмечено в варианте М67Р30 (табл. 5).
5. Кислотность (pHKci) выщелоченного чернозема на опытном _участке в слое почвы 0-20 см_
Вариант опыта Ярус 1 Ярус 2 Ярус 3 Среднее
(2011 г.) (2012 г.) (2007 г.)
Контроль 5,14 5,23 5,14 5,17
n67 4,97 5,05 4,99 5,00
р30 5,19 5,26 5,15 5,20
n67+Pl5 5,01 5,06 4,98 5,02
n67+p30 4,88 5,09 4,95 4,97
^7+Рзо+солома 5,00 5.06 4,94 5,00
n67+p45 5,08 5,06 5,11 5,08
НСР05 0,10 0,19 0,16 -
Определение гидролитической кислотности свидетельствует о том, что применение азотно-фосфорного удобрения в дозах М67Р30-45 всё-таки способствует увеличению количества
водорода в почвенном поглощающем комплексе и повышению величины Нг с 3-3,2 на контроле до 3,8-4,6 в варианте азотно-фосфорного удобрения.
Выводы. 1. Длительное (в течение 30 лет) применение минеральных удобрений на Шадринском опытном поле оказывало положительное действие на урожайность всех трёх культур зернопропашного севооборота: кукуруза, пшеница, ячмень. 2. Рекомендуемые производству дозы: для кукурузы N80-100, ДДЯ пшеницы N40.50 и для ячменя N50-60- При содержании в слое почвы 0-20 см подвижного Р205 35-50 мг/кг обязательно добавление фосфорного удобрения в дозах Р15-30, но и при среднем содержании Р205 - 55-60 мг/кг - фосфорное удобрение оказывало положительное действие на урожайность культур. Добавление соломы к азотно-фосфорному удобрению не влияло на урожайность культур. 3. Агрохимические свойства почвы при рекомендуемых производству дозах удобрения N^¡5.30 сохранялись или улучшались. Можно отметить тенденцию к снижению содержания гумуса при малой дозе фосфора Р15 с азотным удобрением. Тенденция к повышению содержания гумуса проявилась в варианте с добавлением соломы к азотно-фосфорному удобрению. По содержанию подвижных питательных веществ на фоне вариан-
тов с дозой Р30 наблюдалось обогащение почвы подвижным Р205 до 85-139 мг/кг при 68 мг/кг на контроле. Отмечено небольшое снижение содержания К20 на удобряемых фонах по сравнению с контролем - на 20-30 мг/кг. Влияние удобрений на кислотность почвы выражалось в её повышении. Литература
1. Чертова Т.С. Всероссийское агрономическое совещание// Защита и карантин растений. - 2014,- №3,- С. 3-6.
2. Липкина Г.С. Связь урожая сельскохозяйственных культур с агрохимическими свойствами почв и удобрениями,- М., 1975,- 41 с.
3. Державин Л.М., Фрид A.C. Научно-методические принципы комплексного мониторинга плодородия земель сельскохозяйственного назначения// Агрохимия,- 2012,- №2. -С.3-11.
4. Витковская С.Е., Изосимова A.A., Лекомцев П.В. Оценка пространственной неоднородности агрохимических параметров почвы в пределах делянки полевого опыта// Агрохимия. -2010,- №3,- С. 75-82.
5. Сычёв В.Г., Лунёв М.И., Павлихина A.B. Современное состояние и динамика плодородия пахотных почв России// Плодородие,- 2012,-№4. -С. 5-7.
6. Лысухин В.Я. Отчёт агрохимической станции ФГУ ГСАС. 2010.
7. Волынкин В.И., Волынкина О.В. Эффективность применения суперфосфата при различной обеспеченности фосфором культур зерно-парового севооборота в Курганской лесостепи// Агрохимия,- 2012,-№6. - С. 38-44.
EFFECT OF MINERAL FERTILIZERS ON THE YIELD OF CROPS AND THE AGROCHEMICAL PROPERTIES OF
LEACHED CHERNOZEM
V.I. Volynkin, A. N. Kopylov, O. V. Volynkina, Kurgan Research Institute of Agriculture Sadovoe, Ketovo raion, Kurgan oblast, 641325 Russia, E-mail: kniishCa keto vo. -.aural. ru
The properties of leached chernozem under the long-term application of mineral fertilizers in the corn-wheat-barley crop rotation have been analyzed. Methods of fertilizing have different effects on the following fertility parameters: pH, humus, mobile nutrients, and, hence, crop productivity.
Keywords: nitrogen and phosphate fertilizers, humus content, mobile P205 and K20, pHKCi-
