Влияние основной обработки и удобрений на питательный режим и физические свойства почвы при возделывании сахарной свёклы Текст научной статьи по специальности «Сельское хозяйство, лесное хозяйство, рыбное хозяйство»

001: 10.24411/0044-3913-2019-10209 УДК 633.33:631.51:631.8:631.452:631.434

Влияние основной обработки и удобрений на питательный режим и физические свойства почвы при возделывании сахарной свёклы

О. К. БОРОНТОВ, доктор сельскохозяйственных наук, ведущий научный сотрудник (e-mail: vniiss@mail.ru) П. А. КОСЯКИН, кандидат сельскохозяйственных наук, научный сотрудник (e-mail: kosyakinp@mail.ru) Е. Н. МАНАЕНКОВА, научный сотрудник (e-mail: vniiss@mail.ru) Всероссийский научно-исследовательский институт сахарной свеклы и сахара им. А. Л. Мазлумова, пос. ВНИИСС, 86, Рамонский р-н, Воронежская обл., 396030, Российская Федерация

Проанализировано многолетнее (19852014 гг.) влияние основной обработки и удобрений на динамику агрофизических и агрохимических свойств чернозёма выщелоченного в 9-и польном плодосменном севообороте лесостепной части ЦЧРс целью совершенствования агротехники возделывания сахарной свёклы. Изучали 3 системы обработки почвы (отвальная, безотвальная, комбинированная) и 3 системы удобрений (контроль без удобрений; N45P4iK45 + 5,5 т навоза на 1 га севооборотной площади; Nsg P5gKs>+ 11 т навоза на 1 га севооборотной площади). Содержание азота нитрификации в пахотном слое увеличилось с 28 мг/кг при закладке опыта до 49 мг/кг при отвальной и комбинированной обработках, до 52 мг/кг при безотвальной с внесением Nes P5g K5g + 11т навоза на 1 га; количество подвижного фосфора - с 52 мг/кг до 123...124 мг/кг при безотвальной и комбинированной обработках, до 155 мг/кг при отвальной с внесением NsgPsgKsg+ 11 т навоза на 1 га; содержание обменного калия -с 80 мг/кгдо 180 мг/кг при отвальной, до 161мг/кгпри безотвальной. Коэффициенты структурности при отвальной и безотвальной обработках снижались с 3, Одо 2,3, а при комбинированной увеличивались с 2,0до 2,7 без удобрений идо 3,3 с внесением NsgPsgKsg+ 11 тнавоза на 1 га. Плотность сложения была оптимальной и составляла 1,13...1,24 г/см3. Коэффициент водопо-требления сахарной свеклы варьировал от 9,2 до 22,6 мм/т, что связано с агротехникой возделывания и выпадающими осадками. Более экономно растения сахарной свёклы расходовали влагу при отвальной обработке почвы с внесением NS>PSIKS>+ 11 т навоза на 1 га. Наибольшая урожайность культуры 44,1 т/га и сбор сахара 7,1 т/га отмечены при вспашке с применением NsgPsgKsg+ 11т навоза на 1 га, при безотвальной обработке урожайность снижалась на3...23%.

Ключевые слова: основная обработка почвы, удобрения, физические свойства чернозёма, содержание питательных веществ в почве, сахарная свёкла, продуктивность, плодосменный севооборот.

Для цитирования: Боронтов О. К., Кося-кинП. А., Манаенкова Е Н. Влияние основной обработки и удобрений на питательный режим и физические свойства почвы при возделывании сахарной свёклы //Земледе -лие. 2019. №2. С. 33-35. Ш: 10.24411/00443913-2019-10209.

Основная обработка почвы - наиболее энергозатратный элемент возделывания сельскохозяйственных культур. От систем и качества ее проведения зависит совокупность свойств почвы, которые прямо или косвенно влияют на развитие растений, болезней, вредителей, сорняков и в итоге определяют плодородие почвы и урожайность сахарной свёклы [1]. На сегодня существует много публикаций о переходе на новые ресурсосберегающие технологии возделывания пропашных культур, однако результаты таких исследований противоречивы [2, 3].

Цель нашей работы - совершенствование технологии возделывания сахарной свёклы в севообороте с учетом динамики агрофизических и агрохимических свойств чернозёма выщелоченного при многолетнем применении различных способов обработки почвы и удобрений.

Исследования проводили во ВНИИСС имени А. Л. Мазлумова в 19872014 гг в стационарном опыте со следующим чередованием культур: черный пар - озимая пшеница - сахарная свёкла - ячмень с подсевом клевера -клевер на 1 укос - озимая пшеница -сахарная свёкла - однолетние травы -кукуруза на зелёную массу.

В 1987-1989 гг сумма осадков за вегетационный период составляла407 мм, ГТК=1,16; в 1994-1996 гг. - 284 мм, ГТК=1,07; в 2002-2004 гг. - 294 мм, ГТК - 1,19; в 2012-2014 гг - 337 мм и ГТК=1,17, среднемноголетнее количество осадков 316 мм, ГТК=1,2.

Схема опыта включала три системы основной обработки почвы:

отвальная разноглубинная под все культуры севооборота - под озимую пшеницу по клеверу, ячмень и одно-

летниетравы на глубину 20. ..22 см, под кукурузу и чёрный пар на 25.. .27 см, под сахарную свёклу на 30.. .32 см с предварительным дисковым (5.. ,6 см) и плоскорезным (12...14см) рыхлением;

безотвальная (плоскорезная) разноглубинная под все культуры севооборота - под озимую пшеницу по клеверу, ячмень и однолетние травы на глубину 20.. .22 см, под кукурузу и черный пар на 25.. .27 см, под сахарную свеклу дисковая обработка на глубину 5.. .6 см с последующим плоскорезным рыхлением сначала на12..,14см, затем на30...32 см;

комбинированная - плоскорезная обработка под озимую пшеницу по клеверу, ячмень и однолетние травы на глубину 20...22 см, под черный пар и кукурузу вспашка на 25...27 см, под сахарную свеклу дисковая обработка на глубинуб.. ,6см, плоскорезное рыхление на12...14см, вспашкана30...32см.

Опыты заложены наЗ-хфонахудобре-ний: контрольбезудобрений; М45Р45К45 + 5,5 т навоза на 1 га севооборотной площади; М59Р59К59+ 11 т навоза на 1 га севооборотной площади.

Площадь делянки -110м2, учетная -30 м2, повторность - 3-хкратная.

Почва - чернозём выщелоченный среднемощный. Содержание гумуса в пахотном слое при закладке опыта в 1985 г составляло 5,57 %.

Содержание азота нитрификации в почве определяли по Кравкову в модификации Ваксмана, подвижного фосфора и калия - по Чирикову [4], агрегатный состав почвы - по Савви-нову, водопрочность почвенных агрегатов - по Бакшееву, плотность сложения - по Качинскому, твёрдость - по Ревякину, водопотребление - по Долгову [5]. Учет урожайности проводили по методике ВНИС [6]. Статистическую обработку результатов выполняли по Б. А. Доспехову [7].

За период исследований при безотвальной обработке с внесением М59Р59К59 и 11 т навоза на 1 га севооборотной площади нитрификационная способность почвы увеличилась с 28 мг/кг в 19851986 гг до 52 мг/кг в 1994-1996 гг (табл. 1). Результаты определения среднего по обработкам почвы содержания азота нитрификации свидетельствуют, что более стабильное увеличение происходило при отвальной системе обработки почвы - с 39 мг/кг до 44 мг/кг При безотвальной и комбинированной обработках рост величины этого показателя от- ы мечали в 1994-1996 гг В последующем о происходило ее снижение до 36 мг/кг | в виду затухания микробиологической ^ активности почвы, вызванного худшими ® условиями увлажнения. |

Содержание подвижного фосфора 2 неуклонно увеличивалось с 52 мг/кг в ™ 1985-1986 гг при закладке опыта, до м 155мг/кг-в2012-2014гг приотвальной ® обработке с внесением М Р К и 11 т ®

1. Динамика содержания питательныхэлементов в пахотном (0...30 см) слое почвы в зависимости от обработки почвы и удобрений в севообороте, мг/кг

1\1-1\Ю3 нитрификации РА KjO

Годы контроль 45 45 45 + 5,5т навоза N Р К 59 59 59 + 11т навоза контроль 45 45 45 + 5,5т навоза N Р К + 59 59 59 11т навоза контроль 45 45 45 + 5,5т навоза N Р К 59 59 59 + 11т навоза

1987-1989 35 41 Отвальная обработка почвы 40 78 101 77 125 145 121

1994-1996 42 43 45 75 69 72 70 77 88

2002-2004 41 43 49 105 133 137 110 125 143

2012-2014 43 42 46 96 140 155 156 173 180

Безотвальная обработка почвы

1987-1989 33 45 44 68 80 72 100 121 136

1994-1996 47 48 52 72 77 69 79 108 100

2002-2004 39 36 46 87 128 124 107 121 131

2012-2014 39 40 46 85 128 124 145 161 135

Комбинированная обработка почвы

1987-1989 34 43 42 74 84 83 98 111 127

1994-1996 44 47 49 72 78 78 72 103 113

2002-2004 34 36 39 90 121 118 108 122 119

2012-2014 36 41 42 81 128 123 134 136 148

1985-1986 28 52 80

Высокое

содержание ¡2,8,91 60...70 150...200 120...180

навоза на 1 га севооборотной площади. Большие темпы прироста наблюдали при отвальной обработке почвы с внесением удобрений. В вариантах с безотвальной и комбинированной обработками конечная величина этого показателя в 2012-2014 гг снизилась на 17 %, по сравнению с отвальной системой, и составила 111...112мг/кг

Отвальная система оказала большее положительное влияние на прирост содержания обменного калия. В среднем оно увеличивалось с 80 мг/ кг до 170 мг/кг. При безотвальной и комбинированной обработках темпы прироста были ниже, что отразилось на содержании этого элемента в 2012-2014 гг. - 135...161 мг/кг при безотвальной обработке и 134...146 мг/кг - при комбинированной.

В варианте с применением М45Р45К45 + 5,5т навоза в среднем содержание азота нитрификации увеличивалось на8 %, подвижного фосфора-на 36%, калия-на 15 %. При внесении 1М59Р59К59+11 т навоза на 1 га севооборотной площади -на16 %,40 %и18 % соответственно.

Установлено, что коэффициент структурности при отвальной обработке за

годы исследовании в контроле снизился с 3,0 до 2,3, а при внесении М59Р59К59 и 11 т навоза на 1 га - с 2,7 до 2,6. При комбинированной обработке величина этого показателя увеличилась с 2,0 до 2,8...3,0 (табл. 2). Удобрения ухудшали структуру почвы, причём при безотвальной обработке сильнее, чем при отвальной и комбинированной.

Более стабильным физическим показателем оказалась водопрочность почвенных агрегатов. Так, в контроле ее коэффи циентварьировалот0,87до0,94, а в варианте с использованием М59Р59К59 и 11 т навоза на 1 га севооборотной площади-от 0,79 до 0,94. В течение опыта величина этого показателя мало изменялась. Так, при отвальной обработке с применением удобрений в 1987-1989 гг и в 2007-2013 гг она была равна 0,87. Более низкая водопрочность отмечена при безотвальной обработке - 0,70.. .0,91.

Плотность сложения почвы без удобрений при отвальной обработке составляла 1,14...1,21 г/см3; при безотвальной -1,19.. .1,22 г/см3; при комбинированной —1,14___1,17 г/см3. Удобрения

снижали величину этого показателя на 0,01.. ,0,04г/см3. При отвальной и безот-2. Агрофизические свойства пахотного слоя (0...30 см) почвы в зависимости отеё обработки и удобрений

при возделывании сахарной свёклы

вапьной обработках она повышалась на 0,03.. .0,05 г/см3за ротацию, что связано сухудшением структуры почвы.

Наименьшие коэффициенты водопо-требления определены при отвальной системе с внесением удобрений - 9,2... 10,2 мм/т. Рост величины этого показателя в 1987-1989 гг связан с большим (на 17.. .43 %) количеством осадков, чем в другие периоды исследований.

Установлено некоторое увеличение способности почвы к оструктуриванию при комбинированной обработке. Так, индекс нестабильности агрегатов в этом варианте находился на уровне 10,0.. .10,2, что выше, чем при отвальной обработке, на 2.. .6 %.

Урожайность сахарной свёклы в 1987-1989 гг составила 24,9.. .34,6 т/ га, при сахаристости корнеплодов 16,8...17,9 %; в 1994-1996 гг. -23,8... 35,2 т/га и 17,7...18,2 %; в 20122014гг -25,1...44,1 т/гаи 16,2...16,9% соответственно (табл. 3). Наибольшая величина этого показателя при отвальной и комбинированной обработке зафиксирована в варианте с применением М59Р59К59 и 11 т навоза на 1 га севооборотной площади в 2012-2014гг. (43,3...44,1 т/га). Самый низкий ее уровень отмечен при безотвальной обработке без удобрений в 1994-1996 гг. (23,8 т/га).

Поскольку содержание питательных элементов в почвеувеличивалось, росла и продуктивность сахарной свёклы. Так, урожайность при отвальной обработке в контроле в 1987-1989 гг составляла 30,5 т/га; в 1994-1996 гг - 24,3 т/га; в 2002-2004 гг-31,6т/га; в2012-2014гг -34,4т/га. При внесении удобрений сбор корнеплодов увеличивался, однако по мере улучшения влагообеспеченности их эффективность снижалась. Так, в 1987-1989 гг. количество осадков за вегетацию составило 407 мм, прибавка урожайности 4,0...6,9т/га, или 13...30%, в 1994-1996 гг суммаосадков-284мм, а прибавка урожайности -10,1...10,9т/ га, или28...45%.

Сахаристость корнеплодов в варианте без удобрений быланаибольшей -

Годы Коэффициент Плотность сложения, г/см3 Твёрдость, МПа Коэффициент водо-потребления, мм/т

структурности водопрочности

контроль N Р К + in59 59 59 11 т навоза контроль N Р К +11 59 59 59 т навоза контроль N Р К +11 59 59 59 т навоза контроль N Р К + 59 59 59 11 т навоза контроль N Р К + 59 59 59 11 т навоза

Отвальная обработка почвы

1987-1989 3 2,7 0,9 0,87 1,14 1,13 1,54 1,57 18,3 16,2

1994-1996 2,4 2,2 0,89 0,85 1,19 1,17 1,69 1,57 13,2 10,2

2012-2014 2,3 2,6 0,87 0,88 1,19 1,17 1,22 1,43 13,8 10,6

Безотвальная обработка почвы

1987-1989 2,6 2,5 0,89 0,89 1,19 1,17 2,14 2,01 22,6 17,6

1993-1996 2,3 2,2 0,87 0,79 1,21 1,18 2,51 2,88 15 10,7

2012-2014 3,0 2,3 0,94 0,88 1,24 1,18 1,45 1,55 15,8 10,8

Комбинированная обработка почвы

1987-1989 2 2 0,91 0,9 1,14 1,14 1,82 1,67 20,3 16,4

1993-1996 2,5 3,2 0,94 0,86 1,17 1,13 1,7 1,7 14 10,4

2012-2014 2,7 3,3 0,95 0,87 1,16 1,12 1,42 1.22 13,5 10,3

Оптимальные 1,9...4,9 0,81...0,95 1,11...1,17 1,20...1,70 -

величины Г101

О) о

СЧ СЧ

Ф

S ^

Ф

4

ф

^

5

Ф

СО

3. Продуктивностьсахарной свёклы

Система Урожайность, т/га Сахаристость, %

удобрений (фактор В) 19871989 гг. 19941996 гг. 20022004 гг 20122014гг 19871989 гг 19941996 гг 20022004 гг 20122014 гг.

Контроль М.сР.сК + 5,5 т Отвальная обработка почвы (фактор А) 30,5 24,3 31,6 34,4 18,3 18,3 36,4 34,4 40,0 38,4 17,1 18,1 16,6 16,2 16,8 16,5

навоза и59Р59К59+Ит 34,5 35,2 39,9 44,1 16,8 18,2 16,7 16,2

навоза

Контроль М.сР.сК + 5,5 т Безотвальная обработка почвы (фактор А) 24,8 23,8 28,0 25,1 17,8 18,2 32,6 32,2 38,9 31,7 16,8 18,1 16,5 16,4 16,7 16,4

навоза и59Р59К59+Ит 31,8 30,4 40,1 39,8 16,8 18,2 16,2 16,2

навоза Контроль М.сР.сК + 5,5 т Комбинированная обработка почвы (факторА) 28,1 23,3 30,2 33,6 17,9 18,0 34,3 33,1 41,2 38,4 16,9 17,9 17.1 16.2 16,9 16,6

навоза ^9Р59К59+11т 34,6 33,9 42,9 43,3 17,0 17,7 16,2 16,4

навоза НСРЛГ. . 05 факторА НСРЛГ. 0 05 фактор В НСР05АВ 2,2 1.7 2.8 1,8 1,3 2,0 2,4 2,0 2,6 2,6 2,4 2,7 0,5 0,4 0,6 0,4 0,5 0,7 0,3 0,4 0,5 0,3 0,4 0,5

16,6...18,3 %, а при их использовании она снижалась на0,1.. .0,9 %.

В целом за 30 лет исследования содержание азота нитрификации при внесении М„Р„К„ + 11 т навоза на 1 га

59 59 59

севооборотной площади увеличилось до 42.. .52 мг/кг; что составило 60.. .70 % от высокой обеспеченности почвы этим элементом питания, подвижного фосфора - до123.. .155 мг/кп или 60.. .80 %, калия -до 135...180 мг/кп или 75...100% соответственно. Наибольшее содержание элементов в почве установлено при отвальной системе обработки.

Коэффициент структурности почвы за годы исследований варьировал от 2,0 до 3,3, при оптимальной величине этого показателя 1,9...4,9, коэффициент водопрочности - от 0,79 до 0,95 (оптимальный 0,81...0,95), плотность сложения - от 1,12 до 1,24 г/см3 (1,11... 1,17см3), твердость - от 1,22 до 2,51 Мпа (1,20...1,70 Мпа). Фактор стабильности физическихсвойств почвы - ее высокая способность коструктуриванию (фактор структурности 90.. .95 %).

Наибольшая величина этого показателя (33,9...44,1 т/га) зафиксирована при внесении М59Р59К59 и 11 т навоза на 1 га севооборотной площади на фоне отвальной и комбинированной систем обработки почвы в севообороте, при безотвальной она составила 30,4...40,1 т/ га, или на 3.. .23 % меньше.

Повышенная обеспеченность чернозёма выщелоченного подвижным фосфором и высокая - калием, физические свойства в течение всего периода наблюдений свидетельствуют о большой устойчивости почвы к антропогенным воздействиям.

Для получения высоких и стабильных урожаев сахарной свёклы хорошего качества, увеличения содержания питательных элементов в почве и стабилизации её физическихсвойств необходимо использовать комбинированную или

отвальную систему основной обработки почвы в плодосменном севообороте ЦЧР с внесением М59Р59К59 и 11 т навоза на 1 га севооборотной площади.

Литература.

1. Влияние агротехнических приёмов на агрохимические свойства чернозёма типичного/В. Д. Соловиченко, Е. В. Навальнева, А. Г. Ступаков и др. // Эволюция и деградация почвенного покрова: Сборникстатей Международной научно-практической конференции. Белгород: Издательство Белгородского ГАУ им. В. Я. Горина, 2015. С. 325-326.

2. Гармашов В. М., Турусов В. И., Гаври-лова С. М. Изменение свойств чернозёма обыкновенного при различных способах основной обработки // Земледелие. 2014. №6.С. 17-19.

3. Адаптивно-ландшафтные системы земледелия Воронежской области / под общей ред. А. В. Гордеева. Воронеж: Квадра, 2013.446 с.

4. Трофимова Т А. Научные основы совершенствования основной обработки и регулирования плодородия почв в ЦЧР: автореф. дисс. ... д-ра с.-х. наук. Воронеж, 2014.47 с.

5. Агрохимические методы исследования почв / Под редакцией A.B. Соколова. М.: Наука, 1975.656 с.

6. Методическое руководство по изучению почвенной структуры / под ред. И. Б. Ревута, А. Н. Роде. Л.: Колос, 1969. 527с.

7. БарштейнЛ.А., Гизбуллин Н. Г Методика исследований по сахарной свёкле. Киев: ВНИС, 1986.262с.

8. Доспехов Б. А. Методика полевого опы-та.М.: Колос, 1979.414с.

9. Сычев В. Г. Основные ресурсы урожайности сельскохозяйственных культур и их взаимодействи. М.: Издательство ЦИНАО, 2003.228 с.

10. Агрохимия /под ред. Б. А. Ягодина. М.: Колос, 1982.574 с.

11. Королев В. А. Современное физическое состояние чернозёмов центра Русской равнины. Воронеж: ГУП ВО Воронежская областная типография. Издательство им. Е.А. Болховитинова, 2008.313 с.

Influence of Soil Tillage and Fertilizers on Soil Nutritive Regime and Physical Properties in Cultivation of Sugar Beet

O. K. Borontov, P. A. Kosyakin, E. N. Manaenkova

A. L. MazlumovAII-Russian Research Institute of Sugar Beet and Sugar, pos. VNIISS, 86, Ramonskii r-n, Voronezhskayaobi., 396030, Russian Federation

Abstract. In a nine-field crop rotation in the forest-steppe part of the Central Chernozem region, the influence of tillage and fertilizers on dynamics of agrophysical and agrochemical properties of leached chernozem was determined in 1985-2014. The aim of the experiment was to improve the agrotechnics of sugar beet cultivation. We tested 3 tillage systems (moldboard, nonmoldboard, combined), and 3 fertilizing systems: the control without fertilizers; N45P45K45 + manure 5.5 t/ha of crop rotation area; N59P59K59 + manure 11 t/ha of crop rotation area. The content of nitrogen of nitrification was 28 mg/kg at the beginning of the experiment; it increased to 49 mg/kg at the moldboard and combined tillage and to 52 mg/kg at the nonmoldboard one with the application ofN59P59K59 + manure 11 t/ha. The content of mobile phosphorus increased from 52 mg/kg to 123-124 mg/kg at the nonmoldboard and combined tillage, and to 155 mg/ kg at the moldboard one with the application ofN59P59K59 + manure 11 t/ha. The content of exchange potassium increased from 80 mg/ kg to 180 mg/kg with the moldboard tillage and to 161 mg/kg with the nonmoldboard one. Structure coefficients decreased from 3.0 to 2.3 at moldboard and nonmoldboard tillage methods, but they increased from 2.0 to 2.7 at the combined tillage without fertilizers and to 3.3 at the combined tillage with the application of N59P59K59 + manure 11 t/ha. Soil density was optimal and amounted to 1.13-1.24 g/ cm3. Water consumption coefficient of sugar beet varied from 9.2 to 22.6 mm/t; it depended on agrotechnics and precipitation. Sugar beet plants consumed moisture more economically with the moldboard tillage and application of N59P59K59 + manure 11 t/ha. The greatest sugar beet yield of 44.1 t/haandsugaryieldof 7.1 t/ha were obtained at the moldboard tillage with the application of N59P59K59 + manure 11 t/ha. The nonmoldboard tillage reduced the yield by 3-23%.

Keywords: tillage; fertilizers; physical properties of chernozem; content of nutrients in soil; sugar beet; productivity; crop rotation.

Author Details: O. K. Borontov, D. Sc. (Agr.), leading research fellow (e-mail: vniiss@mail.ru); P. A. Kosyakin, Cand. Sc. (Agr.), research fellow; E. N. Manaenkova, research fellow.

For citation: Borontov O. K, Kosyakin P. A., Manaenkova E. N. Influence of Soil Tillage and Fertilizers on Soil Nutritive Regime and Physical Properties in Cultivation of Sugar Beet. Zemledelije. 2019. No. 2. Pp. 33-35 (inRuss.). DOI: 10.24411/0044- 3913-201910209.

Ы (D 3 ü (D ]a (D ü s (D

ro ro о