CC BY
67
DOI: 10.24411/0235-2451-2018-10406 УДК 631.8:632.155
ВЛИЯНИЕ РАЗЛИЧНЫХ СИСТЕМ УДОБРЕНИЯ В ПОСЛЕДЕЙСТВИИ НА МИКРОБИОЛОГИЧЕСКУЮ АКТИВНОСТЬ ПОЧВЫ И УРОЖАЙНОСТЬ ОВСА
А. Д. ФЕДУЛОВА1, аспирант (e-mail: fedulova.91@ bk.ru)
Г. Е. МЕРЗЛАЯ2, доктор сельскохозяйственных наук, профессор (e-mail: lab.organic@mail.ru)
Д. А. ПОСТНИКОВ1, доктор сельскохозяйственных наук, профессор (e-mail: dpostnikov@rambler.ru)
Российский государственный аграрный университет - МСХА имени К.А. Тимирязева, ул. Тимирязевская, 49, Москва, 127550, Российская Федерация
2Всероссийский научно-исследовательский институт агрохимии имени Д. Н. Прянишникова, ул. Прянишникова, 31 а, Москва, 127550, Российская Федерация
Резюме. По результатам анализа материалов сплошного агрохимического обследования пахотных почв Нечерноземной зоны России в годы интенсивного применения удобрений (1970-1990 гг.) происходило повышение плодородия почв. Длительный стационарный полевой опыт - один из важнейших методов агрохимических исследований. Работу проводили с целью анализа влияния последействия систем удобрения на эдафические показатели агроценоза и урожайность зернофуражной культуры для экологического обоснование выбора наиболее эффективной системы удобрения при возделывании овса на дерново-подзолистой почве в условиях западной части Нечерноземной зоны России. Схема опыте включала следующие варианты: контроль (без удобрений); тройная доза азота (аммиачная селитра); тройная доза фосфора (суперфосфат); тройная доза калия (хлористый калий); тройная доза полного минерального удобрения (NPK); тройная доза органического удобрения (подстилочный навоз крупного рогатого скота); единичная доза NPK + единичная доза навоза; двукратная доза NPK+двукратная доза навоза; трехкратная доза NPK + трехкратная доза по навоза; четырехкратная доза NPK + четырехкратная доза навоза; пятикратная доза NPK + пятикратная доза навоза. Единичную дозу удобрений под овёс принимали равной 30 кг/га N, P и K, органических удобрений - 3 т/га. Исследования выполнены в длительном полевом опыте в зернотравяном севообороте. Урожайность овса при его возделывании без внесения удобрений в среднем за годы исследований не превышала 17,7 ц/га. Наибольшие существенные прибавки от последействия удобрений отмечали на фоне органо-минеральной системы с трех- и четырехкратными дозами. Урожайность овса составляла соответственно 24,1 и 27,5 ц/га, что на 36-55 % выше, чем в контроле. В этих же вариантах отмечали высокую степень биологической активности дерново-подзолистой легкосуглинистой почвы по результатам учета убыли массы льняного полотна (82 % и 55 % соответственно). Ключевые слова: система удобрения, последействие, биологическая активность почвы, овёс, урожайность. Для цитирования: Федулова А. Д., Мерзлая Г. Е., Постников Д. А. Влияние различных систем удобрения в последействии на микробиологическую активность почвы и урожайность овса // Достижения науки и техники АПК. 2018. Т. 32. № 4. С. 31-33. DOI: 10.24411/0235-2451-2018-10406.
Оптимизация и обоснование систем удобрения в севооборотах с зернофуражными и зерновыми культурами актуальная задача, которую решают ученые в различных регионах страны и мира. При этом известно, что на плодородие почвы оказывает большое влияние биоразнообразие и интенсивность
биохимической деятельности почвенных микробиотических сообществ, воздействующих на скорость разложения сложных органических соединений, при котором высвобождаются ионы азота, калия и фосфора в доступной для растений форме [1, 2, 3].
Цель исследования - анализ влияния последействия систем удобрения на эдафические показатели агроценоза и урожайность зернофуражной культуры для экологического обоснование выбора наиболее эффективной системы удобрения при возделывании овса на дерново-подзолистой почве в условиях западной части Нечерноземной зоны России.
При этом решали следующие задачи:
установить влияние метеоусловий вегетационного периода на биологическую активность почвы в зависимости от последействия применяемой системы удобрения;
определить влияние доз и сочетаний органических и минеральных удобрений на урожайность культуры;
изучить взаимосвязь биологической активности почвы и урожая зерна овса в зависимости от последействия системы удобрения.
Условия, материалы и методы. Полевой стационарный опыт был заложен в 1978 г. в Смоленском районе Смоленской области (п. Ольша). В течение 30 лет в опыте в системе севооборота на протяжении четырех ротаций изучали действие органических, азотных, фосфорных и калийных минеральных удобрений в различных дозах на двух полях. Единичная доза удобрений под овёс составляла по 30 кг/га N Р и К, органических удобрений - 3 т/га. Начиная с 2009 г. систематическое внесение удобрений прекратили, но при этом исследования в опыте вели с использованием весенней азотной подкормки в низкой дозе ^45).
Площадь опытной делянки 112 м2. Схема опыта факториальная, предусматривает изучение четырех факторов: азотного, фосфорного, калийного минеральных удобрений и навоза. Каждый из четырех факторов опыта представлен в 6 градациях (0, 1, 2, 3, 4, 5 единичных доз). Повторность опыта трехкратная. Агротехника в опыте общепринятая для региона [2].
Почва опытного участка - дерново-подзолистая легкосуглинистая окультуренная. Перед закладкой опыта слой 0-20 см характеризовался следующими агрохимическими показателями: рНКС| 5,5-6,4, содержание органического углерода - 1,3-1,45 %, подвижного фосфора (Р205) и калия (К20) - 110-209 мг/кг и 115-146 мг/кг почвы соответственно (по Кирсанову).
В течение вегетации овса проводили фенологические наблюдения и биометрические учеты. Учет урожая осуществляли в соответствии с методикой полевых исследований. Биологическую активность почвы определяли по интенсивности разложения льняного полотна [4].
Таблица. Урожайность овса в зависимости от системы удобрения в последействии
Вариант 2015 г. 2016 г. В среднем за два года
урожайность, ц/га прибавка
ц/га I %
Контроль 20,4 15,1 17,7 - -
3N 21,6 17,1 19,3 1,6 9,0
3Р 22,8 17,6 20,2 2,5 14,1
3К 27,6 15,0 21,3 3,6 20,3
3N3P3K 30,8 17,7 24,5 6,8 38,4
3Н 27,6 15,0 21,3 3,6 20,3
1ЖР1К+1Н 24,1 16,7 20,4 2,7 15,2
2N2P2K+2H 30,6 15,3 22,9 5,2 29,6
3N3P3K+3H 30,8 17,4 24,1 6,4 36,1
4N4P4K+4H 32,4 22,6 27,5 9,8 55,3
5N5P5K+5H 35,4 23,2 29,3 11,6 65,5
НСР05 1,8 1,6 3,2
Органические удобрения применяли в виде навоза крупного рогатого скота с небольшим количеством подстилки и компоста из навоза и торфа, средней влажностью 70 % с содержанием общего азота 0,46 %, фосфора (Р205) - 0,21 %, калия (К20) - 0,66 %, органического вещества - 59 %. Отношение С^ - 19, валовое содержание тяжёлых металлов в навозе невысокое: Сс1 - 0,1, Сг - 1, N1 - 1, Си - 0,6, Zn - 7 мг/кг сухой массы.
Климат Смоленской области умеренно-континентальный со сравнительно теплым и влажным летом и умеренно холодной зимой. В районе расположения опытного участка среднемноголетняя сумма осадков за апрель - сентябрь составляет 441 мм, среднегодовая температура воздуха - 12,9 оС, гидротермический коэффициент - 1,8-1,9.
Сумма осадков, выпавших за вегетационный период (май - август) в 2015 г. составила 157 мм, в 2016 г. - 437 мм, в том числе за июль - 59 и 123 мм соответственно, за август - 12 и 64 мм, что оказало негативное влияние на урожайность в 2016 г. Средняя температура воздуха за вегетационный период в 2015 г. была равна 16,1 0С, в 2016 г. - 16,8 0С.
Работу проводили в зернотравяном севообороте со следующим чередованием культур: однолетние травы - озимая рожь - ячмень яровой - многолетние травы 1 г.п. - многолетние травы 2 г.п. - яровая пшеница - овёс (насыщенность зерновыми - 57 %, многолетними травами - 29 %).
В работе рассмотрены результаты исследований по обоснованию последействия удобрений в кон-
Рисунок. Степень разложения льняного полотна в зависимости от систем удобрения в 2015-2016 гг., %: - 2015 г.; ■ - 2016 г.
трастных вариантах опыта при возделывании овса, завершающего пятую ротацию, в 2015 г. и 2016 г. соответственно в первом и втором поле.
Результаты и обсуждение. Урожайность зерна овса сорта Скакун в контрольном варианте была самой низкой в опыте и составила в среднем по двум полям 17,7 ц/га с колебаниями по годам от 15,1 до 20,4 ц/га. Последействие полного минерального удобрения в трехкратных дозах (3N3P3K) обеспечило практически такую же прибавку урожая, как и органо-минеральная система (3N3P3K+3H) - 6,8 и 6,4 ц/га соответственно. При использовании только органической системы удобрения (3Н) урожайность овса в среднем за 2015-2016 гг. составила 21,3 ц/ га. При самостоятельном внесении азотных (3^, фосфорных (3Р), калийных (3К) удобрений в аналогичных дозах прибавка к контролю была небольшой. Минимальная величина этого показателя отмечена в варианте с азотными удобрениями - 1,6 ц/га (9 %). Влияние одностороннего калийного удобрения на урожайность овса было неустойчивым. В 2015 г. прибавка составила 7,2 ц/га, в 2016 г. ее не наблюдали. Наибольшее достоверное увеличение сбора зерна овса, отмечено на фоне последействия органо-минеральной системы в четырехкратной и пятикратной дозе (см. табл.).
В среднем за годы исследований при использовании органо-минеральной системы урожайность овса была достоверно выше, начиная с двукратных доз (3N3P3K+3H), при которых прибавка к контролю составляла от 29,6 до 65,5 %. Существенный прирост урожайности между вариантами отмечен при четырехкратных дозах удобрений - 55,3 %, дальнейшее ихувеличение оказалось в этом отношении неэффективным. По-видимому, в соответствии с законом Шелфорда, в условиях проведения эксперимента оптимум приходится именно на такую дозу. Органическая система по влиянию на урожайность овса находилась на уровне минеральной.
Возделывание овса сорта Скакун на дерново-подзолистой легкосугли-
нистой почве без последействия удобрений малоэффективно. Разложение сложных органических соединений под воздействием микробного сообщества обеспечивает высвобождение азота, калия и фосфора в доступной для растений форме, что в конечном итоге раскрывает потенциал эффективного плодородия [5, 6, 7]. Один из показателей биологической активности почвы - деятельность целлюлозоразрушающих микроорганизмов, которая характеризуется степенью и скоростью разложения льняного полотна [4].
В полевом опыте биологическая активность почвы в 2016 г. была выше, чем в 2015 г., что вероятнее всего связано с количеством атмосферных осадков при схожих параметрах температурного режима в период вегетации. В 2015 г. «очень сильная» степень биологической активности почвы была достигнута только в контрольном варианте, «сильная» - на фоне последействия отдельно вносимых азотных (3^, калийных (3К), фосфорных (3Р) удобрений и навоза (3Н) в трехкратных дозах, а также органо-минеральной системы в двух (2N2P2K+2H) и трехкратных (3N3P3K+3H) дозах (см. рисунок), «средняя» - в варианте с органо-минеральной системой в единичной дозе (1ЖР1К+1Н), «слабая» - при последействии органо-минеральной системы удобрения в четырех ^4Р4К+4Н) и пятикратных ^5Р5К+5Н)
дозах. В 2016 г. биологическая активность почвы соответствовала «очень сильной» во всех исследуемых вариантах, за исключением последействия органо-минеральной системы в максимальных в эксперименте пятикратных дозах.
Анализ изучаемых факторов выявил следующую закономерность: размеры прироста урожайности зерна зависят от комплекса агроклиматических и эда-фических показателей, при этом в рассматриваемом полевом эксперименте в условиях Смоленской области определяющим фактором выступало внесение высоких доз минеральных и органических удобрений, которые использовали в вариантах - ^3Р3К), ^3Р3К+3Н), ^4Р4К+4Н) и ^5Р5К+5Н).
Выводы. При возделывании овса на западе Смоленской области на дерново-подзолистых легкосуглинистых почвах целесообразно применение органо-минеральной системы удобрения в четырехкратной дозе. Урожайность культуры на фоне ее последействия в 2015 г. составила 32,4 ц/га, в 2016 г. - 22,6 ц/га. Дальнейшее увеличение дозы до пятикратной повышало сбор зерна несущественно (до 35,4 и 23,2 ц/га соответственно).
Интенсивные осадки в период формирования зерна в 2016 г. оказали негативное воздействие и стали фактором, лимитирующим продуктивность растений в опыте.
Литература.
1. Jie Cai, Xianli Xia, Haibin Chen, Ting Wang, Huili Zhang Decomposition of Fertilizer Use Intensity and Its Environmental Risk in China's Grain Production Process//Sustainability. 2018. 10 (2). Pp. 498. DOI: 10.3390/su10020498.
2. Лукин С. М., Мерзлая Г. Е. Сравнительная оценка различных систем удобрения при длительном их применении в севооборотах//Плодородие. 2016. № 5 (92). С. 42-47.
3. Прянишников Д. Н. Избранные сочинения. Т. 1. Агрохимия. М.: Колос, 1965. 767 с.
4. Микробиология: учебник для вузов / под ред. В. Т. Емцева, Е. Н. Мишустина. 6-е изд., испр. М.: Дрофа, 2006. 445 с.
5. Cinnadurai C., Gopalaswamy G., Balachandar D. Diversity of cultivable Azotobacter in the semi-arid alfisol receiving long-term organic and inorganic nutrient amendments //Ann Microbiol. 2013. Vol. 63. Pp. 1397-1404.
6. Soil microbial carbon and phosphorus as influenced by phosphorus fertilization and tillage in a maize-soybean rotation in south-western Quebec/A. Liu, C. Hamel, T. Spedding, etc. // Can J. Soil. 2008. Sci 88. Pp. 21-30.
7. Sun H. Y., Deng S. P., Raun W. R. Bacterial community structure and diversity in a century-old manure-treated agroecosystem // Applied And Environmental Microbiology. 2004. Vol. 70. Pp. 5868-5874.
INFLUENCE OF THE AFTERACTION OF DIFFERENT FERTILIZER SYSTEMS ON MICROBIOLOGICAL ACTIVITY OF SOIL AND OAT PRODUCTIVITY
A. D. Fedulova1, G. E. Merzlaya2, D. A. Postnikov1
Russian State Agrarian University - Moscow Timiryazev Agricultural Academy, ul. Timiryazevskaya, 49, Moskva, 127550, Russian Federation
2D. N. Pryanishnikov All-Russian Research Institute of Agrochemistry, ul. Pryanishnikova, 31 a, Moskva, 127550, Russian Federation
Abstract. According to the results of the continuous agrochemical inspection of arable soils in the Non Black Soil zone of Russia, there was revealed an increase in fertility of soils in the years of intensive use of fertilizers (1970-1990). A long-term stationary field experiment is one of the most important methods of agrochemical investigations. The experiment was carried out to analyze the influence of afteraction of fertilizer systems on edaphic parameters of an agrocenosis and productivity of fodder-grain crops. This is necessary to substantiate the choice of the most effective fertilizer system for oat growing on sod-podzol soil under conditions of the west part of the Non Black Soil zone of Russia. The design of the experiment included the following options: control (without fertilizers); a threefold dose of nitrogen (ammonium nitrate); a threefold dose of phosphorus (superphosphate); a threefold dose of potassium (potassium chloride); a threefold dose of a full mineral fertilizer (NPK); a threefold dose of organic fertilizer (litter manure of cattle); a single dose of NPK + a single dose of manure; a double dose of NPK + a double dose of manure; a threefold dose of NPK + a threefold dose of manure; a fourfold dose of NPK + a fourfold dose of manure; a fivefold dose of NPK + a fivefold dose of manure. The single dose of mineral fertilizers for oat was equal to 30 kg/ha of nitrogen, phosphorus, and potassium, or organic fertilizers - 3 t/ha. Work was performed in a long-term field experiment with a grain-grass crop rotation. The productivity of oat at its cultivation without application of fertilizers on average over the years of the investigation did not exceed 1.77 t/ha. The greatest reliable increases from an afteraction of fertilizers were in the organic and mineral system of fertilizers with three- and fourfold doses. Against the background of these systems, the oat productivity was 2.41 and 2.75 t/ha, respectively, which was higher by 36-55% than in the control. In the same variants, a high degree of biological activity of sod-podzol light loamy soil (82% and 55%, respectively) was revealed according to the results of a decrease of weight of flax cloth. Keywords: system of fertilization; afteraction; biological activity of soil; oat; productivity.
Author Details: A. D. Fedulova, post graduate student (e-mail: fedulova.91@bk.ru); G. E. Merzlaya, D. Sc. (Agr.), prof. (e-mail: lab.organic@mail.ru); D. A. Postnikov, D. Sc. (Agr.), prof. (e-mail: dpostnikov@rambler.ru).
For citation: Fedulova A. D., Merzlaya G. E., Postnikov D. A. Influence of the Afteraction of Different Fertilizer Systems on Microbiological Activity of Soil and Oat Productivity. Dostizheniya nauki i tekhnikiAPK. 2018. Vol. 32. No. 4. Pp. 31-33 (in Russ.). DOI: 10.24411/0235-2451-2018-10406.
