CC BY
6Вестник АПК
Ставрополья
: № 4(28), 2017
УДК 631.8:631.416.2:631.582:631.445.4
Ю. И. Гречишкина, С. А. Коростылев, В. В. Агеев, А. В. Воскобойников, О. Ю. Лобанкова
Grechishkina Yu. I., Korostylev S. A., Ageev V. V., Voskoboinikov A. V., Lobankova O. Yu.
ВЛИЯНИЕ ПРИМЕНЕНИЯ СИСТЕМ УДОБРЕНИЙ В ЗВЕНЕ СЕВООБОРОТА НА ИЗМЕНЕНИЕ ФОРМ ФОСФОРА В ЧЕРНОЗЕМЕ ВЫЩЕЛОЧЕННОМ
INFLUENCE OF FERTILIZER SYSTEMS IN CROP ROTATION ON CHANGES OF PHOSPHORUS IN LEACHED CHERNOZEM
Получение полноценной растениеводческой продукции невозможно без создания и контроля оптимальных условий питания. Плодородие почв постоянно и динамично изменяется. Питательные вещества почв снижаются вследствие интенсивного использования земель сельскохозяйственного назначения, в связи с чем наблюдаются процессы деградации. Содержание агрохимических показателей плодородия почв, в частности форм фосфора, в чернозёме выщелоченном Ставропольской возвышенности изучено в зависимости от влияния построенных на различных принципах систем удобрения. Фосфорсодержащие минеральные удобрения, применяемые длительное время, способствуют увеличению фосфатов (рыхлосвязанных фосфатов, раз-ноосновных кальцийфосфатов, железофосфатов и алюмо-фосфатов) в различных почвенных горизонтах.
Ключевые слова: звено севооборота, горох, озимая пшеница, рапс, подвижный фосфор, чернозем выщелоченный, система удобрения, свойства почвы, пищевой режим почвы.
Getting a full crop production is impossible without the creation and control of optimal conditions of supply. Soil fertility is constantly and rapidly changing. Nutrients of soils are reduced as a result of intensive use of agricultural lands; therefore there are processes of degradation. The content of agrochemical indicators of soil fertility, particularly phosphorus in leached black soil of Stavropol upland, are studied depending on the effect of fertilizer systems built on different principles. Phosphate fertilizers, used for a long period of time, increase the phosphate (loosely bound calcium phosphates, iron phosphates, aluminophosphates) in different soil horizons.
Key words: crop rotation, peas, winter wheat, canola, labile phosphorus, leached Chernozem, fertilizer system, soil properties, nutritional soil regime.
Гречишкина Юлия Ивановна -
кандидат сельскохозяйственных наук, доцент
кафедры агрохимии и физиологии растений
ФГБОУ ВО «Ставропольский государственный
аграрный университет»
г. Ставрополь
Тел.: 8-962-440-74-44
E-mail: [email protected]
Коростылев Сергей Александрович -
доцент кафедры агрохимии и физиологии растений ФГБОУ ВО «Ставропольский государственный аграрный университет» г. Ставрополь
E-mail: [email protected]
Агеев Валентин Васильевич -
доктор сельскохозяйственных наук, профессор кафедры агрохимии и физиологии растений ФГБОУ ВО «Ставропольский государственный аграрный университет» г. Ставрополь Тел.: 8-962-400-41-95
Воскобойников Александр Владимирович -
кандидат сельскохозяйственных наук, доцент кафедры агрохимии и физиологии растений ФГБОУ ВО «Ставропольский государственный аграрный университет» г. Ставрополь Тел.: 8-928-315-15-51
Лобанкова Ольга Юрьевна -
кандидат биологических наук, доцент кафедры
Grechishkina Yulia Ivanovna -
Ph.D of Agricultural Sciences, Associate Professor of the Department of Agrochemistry and Plant Physiology FSBEI HE «Stavropol State Agrarian University» Stavropol
Tel.: 8-962-440-74-44 E-mail: [email protected]
Korostylev Sergey Aleksandrovich -
Ph.D of Agricultural Sciences, Associate Professor of the Department of Agrochemistry and Plant Physiology FSBEI HE «Stavropol State Agrarian University» Stavropol
E-mail: [email protected]
Ageev Valentin Vasilyevich -
Doctor of Agricultural Sciences, Professor of the Department of Agrochemistry and Plant Physiology FSBEI HE «Stavropol State Agrarian University» Stavropol
Tel.: 8-962-400-41-95
Voskoboynikov Alexander Vladimirovich -
Ph.D of Agricultural Sciences, Associate Professor of the Department of Agrochemistry and Plant Physiology FSBEI HE «Stavropol State Agrarian University» Stavropol
Tel.: 8-928-315-15-51
Lobankova Olga Yurievna -
Ph.D of Biological Sciences, Associate Professor
Ежеквартальный
научно-практический
журнал
агрохимии и физиологии растений
ФГБОУ ВО «Ставропольский государственный
аграрный университет»
г. Ставрополь
Тел.: 8-906-472-83-75
На фоне уменьшения содержания органического вещества почвы вследствие постоянной интенсивной обработки почвы, эрозионных процессов и выноса урожаем - фосфорный дефицит становится актуальной проблемой. Удобрения, содержащие фосфор, на практике удовлетворяют потребность растений в фосфоре [1].
На данном этапе развития сельского хозяйства, когда повсеместно наблюдается стремление к нулевой обработке почвы, для восстановления содержания органического вещества в пахотном слое и удовлетворения потребности культур интенсивного севооборота в фосфоре целесообразно увеличение применения фосфорных удобрений [2, 3].
Цель исследований - изучить эффективность влияния удобренных фонов питания на культуры звена севооборота (горох - озимая пшеница -рапс яровой) на чернозёме выщелоченном Ставропольской возвышенности. Оценка содержания различных форм фосфора в профиле почвы 0-10о см чернозема выщелоченного в зависимости от длительного систематического применения систем удобрения - одна из основных задач, поставленных методикой исследования при изучении данного вопроса.
Исследования проводились на опытной станции Ставропольского ГАУ. На опытном участке преобладают черноземы выщелоченные мощные малогумусные тяжелосуглинистые, которые имеют средние значения показателей содержания гумуса (5,2-5,9 %), нитрификационной способности (16-30 мг/ кг), содержания подвижных фосфатов (2228 мг/кг) и среднюю обеспеченность обмен-
of the Department of Agrochemistry and Plant Physiology FSBEI HE «Stavropol State Agrarian University» Stavropol
Tel.: 8-906-472-83-75
ным калием (240-290 мг/кг). Реакция среды пахотного слоя - 6,8, что соответствует нейтральному показателю. Согласно многолетним данным, на территории опытного участка в год выпадает до 650 мм осадков, а в период активной вегетации культур от 450 до 470 мм. Эффективные температуры за период активной вегетации достигают отметки 30003200 °С, ГТК -1,3 [4].
Опыт двухфакторный, повторность опыта 3-кратная, схема опыта построена по методу расщепления делянок, общая площадь делянки - 108 м2, ширина - 7,2 м, длина - 15 м, учетная - 50 м2. На опытных делянках высевались следующие районированные сорта культур звена севооборота: Аксайский усатый 5 (горох), Зерноградка 11 (озимая пшеница), Форум (яровой рапс).
Под исследуемые культуры звена севооборота вносились следующие минеральные удобрения: аммиачная селитра, хлористый калий, аммофос, нитроаммофос. В качестве органических удобрений использовалась солома возделываемых культур.
Относительно контрольного варианта (без применения удобрений) в рассматриваемом звене севооборота (горох - озимая пшеница -рапс яровой) на отвальной обработке почвы на глубину 20-22 см исследовалось влияние следующих систем удобрения (табл.1):
- рекомендованная - с насыщенностью звена севооборота ЫРК 90 кг/ га, в т. ч. М40Р43 3К67 при соотношении Ы:Р:К=1:1,08:0,17 (с насыщенностью севооборота ЫРК 115 кг/га, в т. ч. Ы50Р58К6 при соотношении Ы:Р:К = 1:1,18:0,13 + 5 т/га органических удобрений);
Таблица 1 - Удобрения, внесенные под культуры в опыте
Чередование культур Система удобрения Способ внесения удобрений
Допосевной Припосевной Подкормка
Горох Рекомендованная р30 Нитрагин + + N10P10 -
Биологизированная Солома 4,7 т/га + + N40 Нитрагин + + N10P10 -
Расчетная N22P52^22 Нитрагин + + N10P10 -
Озимая пшеница Рекомендованная N30P30 N10P10 N30
Биологизированная Солома 2,4 т/га + + N20 N10P10 N30
Расчетная NssPsa N10P10 N30
Рапс яровой Рекомендованная N30P40^20 N10P10 -
Биологизированная Солома 5,3 т/га + + N40 N10P10 -
Расчетная N50P45^20 N10P10 -
: № 4(28), 2017
- биоло гизированная - насыщенность звена севооборота ЫРК 63,3 кг/га, в т. ч. М53Р10Ко при соотношении Ы:Р:К = 1:0,19:0 + 4,1 т/га органических удобрений (при насыщенности севооборота ЫРК 62,5 кг/га, в т. ч. М42Р20К0 при соотношении Ы:Р:К = 1:0,47:0 + + 8,2 т/га органических удобрений);
- расчетная - запланированная на максимальную урожайность культур звена севооборота (горох - 33 ц/га, озимая пшеница - 60 ц/га, яровой рапс - 22 ц/га) с насыщенностью звена севооборота ЫРК 142,3 кг/га, в т. ч. Ы63Р65К14 при соотношении Ы:Р:К = 1:1,03:0,22 (в севообороте насыщенность - ЫРК 167 кг/га, в т. ч. Ы75Р73К11 при соотношении Ы:Р:К = = 1:0,98:0,15 + + 5 т/га органических удобрений).
Слабокислотные и слабощелочные вытяжки, имитирующие воздействие корневой системы на почву, извлекают из почвы ту часть фосфатов, которые называются подвижным фосфором [5].
Концентрация подвижного фосфора в слое чернозема выщелоченного 0-20 см была в существенной зависимости от условий увлажнения в годы проведения исследований. Увеличение содержания труднорастворимых форм наблюдалось от резких колебаний влажности почвы в пахотном слое. В свою очередь, возрастанию подвижных форм фосфора способствовали оптимальные условия увлажнения. Содержание доступных фосфатов в годы с оптимальным увлажнением было значительно выше относительно периодов исследований с засушливыми условиями.
Рассмотрим влияние длительного применения удобрений на динамику содержания подвижного фосфора в посевах гороха. Динамика
содержания элемента питания в посевах данной культуры имела определенную тенденцию. Так, максимальная концентрация фосфора независимо от варианта опыта отмечалась в до-посевной период. В последующие сроки отбора фиксировалось постепенное снижение элемента питания с достижением своего минимума в фазу полной спелости (табл. 2).
В среднем по опыту содержание подвижного фосфора на контрольном варианте было существенно ниже относительно изучаемых систем удобрения. Соответственно использование рекомендованной, биологизированной и расчетной систем удобрения увеличило этот показатель на 6,0; 2,1 и 10,3 мг/кг по сравнению с естественным агрофоном.
В зависимости от срока отбора изучаемые системы существенно увеличивали концентрацию подвижного фосфора относительно варианта без удобрений до посева - на 3,211,6; в фазу стеблевания - на 1,6-10,8; в фазу цветения - на 2,0-9,4; в фазу полной спелости - на 1,6-9,4 мг/кг почвы соответственно (табл. 3).
Биологизированная и рекомендованная системы удобрения не превзошли по содержанию фосфора в слое почвы 0-20 см соответственно расчётную систему, однако стоит отметить, что обеспеченность данного слоя чернозёма выщелоченного независимо от фона питания находилась в пределах средней группировки.
В посевах озимой пшеницы максимум по содержанию фосфора фиксировался перед посевом культуры, в дальнейшем от фазы кущения к фазе полной спелости наблюдалось неуклонное снижение элемента питания в почве - данная динамика наблюдалась независимо от фона питания культуры (табл. 3).
Таблица 2 - Динамика содержания подвижного фосфора (мг/кг) в зависимости от применяемых систем удобрения в посевах гороха
Система удобрения, А Срок отбора, В А,
До посева Стеблевание Цветение Полная спелость НСР05 = 2,2
Контроль 19,3 18,2 16,3 15,5 17,3
Рекомендованная 27,1 25,2 21,3 19,5 23,3
Биологизированная 22,5 19,8 18,3 17,1 19,4
Расчетная 30,9 29,0 25,7 24,9 27,6
В, НСР05 = 1,6 25,0 23,1 20,4 19,3 НСР05 = 3,8 Бх = 4,7
Таблица 3 - Динамика содержания подвижного фосфора (мг/кг) в зависимости от применяемых
систем удобрения в посевах озимой пшеницы
Система удобрения, А Срок отбора, В А, НСР05 = 2,8
До посева Кущение Выход в трубку Колошение Полная спелость
Контроль 23,4 20,2 17,1 15,9 14,5 18,2
Рекомендованная 28,7 26,1 23,3 20,3 18,9 23,5
Биологизированная 24,1 22,3 20,8 19,9 17,4 20,9
Расчетная 38,2 35,8 30,9 29,1 25,9 32,0
В, НСР05 = 1,2 28,6 26,1 23,0 21,3 19,2 НСР05 = 4,0 Бх = 4,7
Ежеквартальный
научно-практический
журнал
Соли кальция, магния, железа и алюминия ортофосфорной кислоты - основные элементы минеральных соединений фосфора в почвах. Ортофосфаты аммония и щелочных металлов характеризуются хорошей растворимостью в воде. Са(Н2РО4)2Н2О - это однозамещенный ортофосфат кальция, имеющий способность хорошо растворяться в воде. Чего нельзя сказать о двузамещенном ортофосфате кальция (СаНРО42Н2О), который значительно хуже растворяется в воде. Также растворяются в воде очень плохо трехзамещенные фосфаты двух- и трехвалентных катионов [6].
Основной источник фосфора для живых растений - это минеральные фосфаты. Однако в виде фосфат-аниона фосфор находится в поглощенном состоянии, а также фосфор находится в почве в составе минералов вивианита фосфорита и, конечно, апатита. Для того чтобы растения усвоили органический фосфор или фосфор органических соединений, должна пройти минерализация элемента. Для максимального усвоения растениями фосфат-ионов наиболее оптимальной и благоприятной является слабокислая реакция среды (рН 5,0-5,5) [7].
В процессе исследований мы установили, что рекомендованная и расчетная системы удобрения способствовали более усиленному расходу подвижного фосфора в опыте, разница за изучаемый период времени составила 9,8 и 12,3 мг/ кг почвы соответственно. В свою очередь, следует отметить, что на варианте без внесения удобрений концентрация элемента питания в почве сократилась на 8,9 мг/кг почвы, а на биологизи-рованной системе удобрения данное снижение фиксировалось на отметке 6,7 мг/кг почвы.
Показатель концентрации подвижного фосфора расчётной системы удобрения был достоверно выше не только аналогичных показателей элемента питания на варианте без применения удобрений, но и по сравнению с другими изучаемыми в опыте системами удобрения. Более того, следует отметить, что только на варианте с расчётной системой удобрения зафиксирована группировка почв с повышенной обеспеченностью подвижным фосфором, тогда как на всех остальных вариантах опыта данная обеспеченностью элементом относится к средней группировке почв. На протяжении всего срока наблюдения за озимой пшеницей показатели концентрации
фосфора в почве рекомендованной и биоло-гизированной систем удобрения разнились несущественно. В зависимости от фазы развития расчетная система удобрения в течение анализируемого срока наблюдений имела преимущество, которое составляло 7,0-9,7 мг/кг почвы. Анализируя средние показатели содержания фосфора в почве в зависимости от систем удобрения, следует отметить, что расчетная система удобрения превзошла контроль на 13,8 мг/кг почвы, а биологизирован-ную и рекомендованную системы - на 12,0 и 8,5 мг/кг почвы соответственно.
Из данных, приведенных в таблице 4, можно сделать вывод, что содержание подвижных фосфатов в слое почвы 0-20 см снижалось в течение всего срока исследований независимо от системы удобрения, в результате чего минимальная концентрация искомого элемента фиксировалась в фазу полной спелости ярового рапса. При этом все рассматриваемые в опыте фоны питания достоверно превосходили естественный агрохимический фон по содержанию доступных фосфатов в почве.
Следует также отметить, что в течение всего срока наблюдений фиксировалось снижение подвижного фосфора на рекомендованной и расчетной системах удобрения на 9,6 и 12,0 мг/кг почвы соответственно. Биологизированная система удобрения также снижала концентрацию элемента в почве, однако данное снижение было менее значимым и составило 4,2 мг/кг почвы.
В зависимости от применяемых удобрений средние показатели в опыте содержания фосфора фиксировались на отметках: вариант без удобрения - 16,4 мг/кг почвы; рекомендованная система удобрения - 19,7 мг/кг почвы; биологи-зированная система удобрения - 17,6 мг/кг почвы; расчетная система удобрения - 21,8 мг/кг почвы.
Исследуемые культуры звена севооборота неоднозначно повлияли на концентрацию доступных фосфатов в пахотном профиле чернозёма выщелоченного. Следует отметить, что в период ротации звена севооборота содержание элемента питания на варианте без применения удобрения сократилось на 1,8 мг/кг почвы. Удобренные фоны питания более существенно снижали данный показатель в зависимости от варианта опыта - на 3,8; 3,3 и 10,2 мг/ кг почвы соответственно.
Таблица 4 - Динамика содержания подвижного фосфора (мг/кг) в зависимости от применяемых
систем удобрения в посевах ярового рапса
Система удобрения, А Срок отбора, В А, НСР05 = 1,4
До посева Розетка Бутонизация Цветение Полная спелость
Контроль 18,3 17,3 16,7 15,1 14,7 16,4
Рекомендованная 25,6 19,9 18,7 18,2 16,0 19,7
Биологизированная 19,8 18,4 17,5 16,9 15,6 17,6
Расчетная 28,3 22,6 21,2 20,8 16,3 21,8
В, НСР05 = 1,0 23,0 19,6 18,5 17,8 15,6 НСР05 = 2,5 Бх = 4,7
: № 4(28), 2017
Усиленный расход рассматриваемого элемента питания фиксировался на всех системах удобрения в течение всего срока наблюдений за культурами звена севооборота, и стоит отметить, что разница в период до посева культур отмечалась в пределах 3,6-5,6 мг/кг почвы. Однако если рассматривать данные показатели по культурам в отдельности, то наблюдались следующие интервалы снижения доступных фосфатов: на горохе -на 1,9-5,7; на озимой пшенице - на 2,5-9,4; на яровым рапсе - на 3,4-7,4 мг/кг почвы соответственно.
Таким образом, варианты с наиболее насыщенной удобрениями расчетной системой обеспечивали большее содержание доступного фосфора в течение периода исследований. Это можно объяснить более высокой насыщенностью единицы площади звена севооборота удобрениями, содержащими фосфор, которая рассчитана на получение максимально возможного планируемого урожая культур. Снижение концентрации фосфора в почве в течение всего срока наблюдений к фазе полной спелости -данная тенденция фиксировалась на всех культурах в опыте независимо от фона питания.
Литература
1. Changing In Ammonifiers of Virgin Land and Black-Earth Ploughland to Central Ciscaucasia / V. S. Tskhovrebov, V. I. Faizova, A. N. Mar'in, A. A. Novikov, A. M. Nikiforo-va // Research Journal of Pharmaceutical, Biological and Chemical Sciences. 2016. № 7(4). P. 2174.
2. Голосной E. В. Эффективность систем удобрения в звене севооборота горох - озимая пшеница - рапс яровой на черноземе выщелоченном Ставропольской возвышенности : дис. .. канд. с.-х. наук. Ставрополь, 2013.
3. Changes in the Content of Organic Matter in Black soils of Central Ciscaucasia Caused by Their Agricultural Use / V. S. Tshovrebov, V. I. Faizova, D. V. Kalugin, A. M. Nikiforo-va, V. Y. Lysenko // Biosciences Biotechnology Research Asia. 2016. Vol. 13(1). P. 231236.
4. Айсанов Т. С. Роль систем удобрений в повышении качества зерна озимой пшеницы // Пища. Экология. Качество : сборник трудов XIII Междунар. науч.-практ. конф. / Красноярский ГАУ. Красноярск, 2016. С. 36-38.
5. Changing Population by Aerobic Nitrogen-Fixing Bacteria in Natural and Anthropogeni-cally Transformed Chernozems Biogeocenos-es Central Ciscaucasia / V. S. Tskhovrebov, V. I. Faizova, A. N. Mar'in, D. V. Kalugin, A. A. Novikov // Research Journal of Pharmaceutical, Biological and Chemical Sciences. 2016. № 7 (4). P. 2178.
6. Изменение плодородия чернозема выщелоченного при использовании природных цеолитов и удобрений / А. И. Алексеев, E. Н. Кузин, А. Н. Арефьев, E. E. Кузина // Вестник Ульяновской государственной сельскохозяйственной академии. 2013. № 3 (23). С. 4-10.
7. Дорожко Г. Р., Власова О. И., Цховре-бов В. С. Развитие земледелия Ставрополья // Эволюция и деградация почвенного покрова : сб. науч. тр. по материалам. V Междунар. науч. конф. / СтГАУ. Ставрополь, 2017. С. 249-251.
References
1. Changing In Ammonifiers of Virgin Land and Black-Earth Ploughland to Central Ciscaucasia / V. S. Tskhovrebov, V. I. Faizova, A. N. Mar'in, A. A. Novikov, A. M. Nikiforova // Research Journal of Pharmaceutical, Biological and Chemical Sciences. 2016. № 7(4). P. 2174.
2. Golosnoy E. V. Effectiveness of fertilizer systems in crop rotation peas-winter wheat-spring rapeseed on leached Chernozem of Stavropol upland : dissertation of candidate of agricultural Sciences. Stavropol, 2013.
3. Changes in the Content of Organic Matter in Black soils of Central Ciscaucasia Caused by Their Agricultural Use / V. S. Tshovrebov, V. I. Faizova, D. V. Kalugin, A. M. Nikiforova, V. Y. Lysenko // Biosciences Biotechnology Research Asia. 2016. Vol. 13(1). P. 231236.
4. Aisanov T. S. Role of fertilizer systems in improving grain quality of winter wheat // Food. Ecology. Quality: collection of works of the XIII International scientific-practical conference / Krasnoyarsk SAU. Krasnoyarsk, 2016. P. 36-38.
5. Changing Population by Aerobic Nitrogen-Fixing Bacteria in Natural and Anthropogeni-cally Transformed Chernozems Biogeocenos-es Central Ciscaucasia / V. S. Tskhovrebov, V. I. Faizova, A. N. Mar'in, D. V. Kalugin, A. A. Novikov // Research Journal of Pharmaceutical, Biological and Chemical Sciences. 2016. № 7 (4). P. 2178.
6. Change of fertility of leached Chernozem when using natural zeolite and fertilizer / A. I. Alekseev, E. N. Kuzin, A. N. Arefiev, E. E. Kuzina // Bulletin of Ulyanovsk State Agricultural Academy. 2013. № 3 (23). P. 4-10.
7. Dorozhko G. R., Vlasova O. I., Tskhovrebov V. S. Development of agriculture of the Stavropol territory // Evolution and degradation of soil : collection of scientific works on materials. V International scientific conference / SSAU. Stavropol, 2017. P. 249-251.
