CC BY
22
ПЛОДОРОДИЕ
УДК 631.582:631.8:631.445.41
Влияние севооборота и системы удобрения на фосфатный режим чернозема выщелоченного
Я.П. ЦВЕЙ, доктор сельскохозяйственных наук В.В. ИВАНИНА, кандидат сельскохозяйственных наук
Институт биоэнергетических культур и сахарной свеклы НААН (Украина)
E-mail: v_ivanina@meta.ua
Е.Т. ПЕТРОВА, Ю.П. ДУБОВЫЙ,
кандидаты
сельскохозяйственных наук
Белоцерковская опытно-селекционная станция ИБКСС
Исследовано влияние длительного применения удобрений и структуры зер-носвекловичного севооборота на фосфатный режим чернозема выщелоченного. В течение III и IV ротаций наилучший фосфатный режим почвы создавался при органоминеральных системах удобрения. Анализ фракционного состава фосфора почвы подтвердил тесную взаимосвязь между его формами и установил особенности трансформации фосфора при длительном использовании удобрений.
Ключевые слова: фосфатный режим, чернозем выщелоченный, севооборот, система удобрения.
Севооборот и система удобрения играют важную роль в формировании фосфатного режима черноземных почв. Высокое насыщение севооборотов многолетними травами способствует накоплению органического вещества, улучшает азотный и фосфатный режимы почвы [I, 2]. Систематическое внесение навоза и фосфорных удобрений приводит к увеличению содержания всех форм фосфора в почве, повышает степень его подвижности [3]. Б.С. Носко считает, что обеспеченность почвы подвижным фосфором в количестве 1416 мг Р205 на 100 г почвы оптимизирует усвоение фосфора растениями и создает условия максимальной отдачи от внесенных удобрений [4].
3 Земледелие № 2
Содержание подвижного фосфора в почве зависит от его валового содержания, способности переходить в более подвижные и доступные растениям формы, соотношения между органической и минеральной фракциями, а также от других прямых и косвенных факторов, влияющих на процессы равновесия фосфора в почвенной среде [5, 6].
Один из наиболее эффективных способов влияния на фосфатный режим почвы - внесение минеральных и органических удобрений. Большинство ученых считает, что совместное их применение формирует наиболее благоприятный и стабильный во времени фосфатный режим почв [7, 8]. Такое сочетание замедляет сорбцию фосфора почвой, поддерживает высокий уровень подвижного фосфора в ней, делает фосфатное питание растений достаточным и сбалансированным во времени [4].
Длительное стабилизирующее действие органического вещества навоза на предотвращение создания труднорастворимых фосфатов почвы отмечал еще Д.М. Прянишников [9]. В опытах К.Е. Гинзбурга указывалось на высокую эффективность фосфора минеральных удобрений в повышении подвижных фосфатов почвы, но внесенный фосфор быстро превращался в устойчивые, малоподвижные соединения и действие его было кратковременным [5].
В современном земледелии все более широко в качестве органического удобрения применяют побочную продукцию культур. Однако ее влияние на фосфатный режим почвы изучен недостаточно.
В стационарном полевом опыте (1996-2012 гг.) Белоцерковской опытно-селекционной станции в течение третьей и четвертой ротаций зерносвекловичного севооборота изучалось влияние разных систем удобрения на динамику подвижного
фосфора и его фракционный состав в черноземе выщелоченном сред-несуглинистом.
В пахотном (0-30 см) слое почвы содержание гумуса (по Тюрину) составляло 3,6-3,9 %, щелочногидро-лизованного азота (по Корнфилду) -120-140 мг/кг, подвижного фосфора и калия (по Чирикову) - соответственно 130-150 и 60-70 мг/кг, гидролитическая кислотность (по Каппе-ну) - 17,1 мг-экв/кг почвы.
Чередование культур в десяти-польном севообороте (третья ротация) было следующим: ячмень яровой - редька масличная - пшеница озимая - сахарная свекла - горох -пшеница озимая - сахарная свекла
- кукуруза на зеленый корм - пшеница озимая - сахарная свекла. В четвертой ротации севооборот реформировали в шестипольный: ячмень яровой + клевер - клевер -пшеница озимая - вико-овес - пшеница озимая - сахарная свекла. Агротехника культур общепринятая для данной зоны. В третьей ротации севооборота доза внесения минеральных удобрений на 1 га севооборотной площади составила 1Х50Р66К66, навоза - 9 т, в четвертой - соответственно М43Р43К43 и 8,3 т. Применение альтернативной системы удобрения в третьей ротации предусматривало запахивание в почву побочной продукции пшеницы озимой, сахарной свеклы, гороха, в четвертой
- пшеницы озимой и сахарной свеклы. Площадь учетной делянки - 100 м2, повторность - трехкратная.
Содержание фосфора в растительных образцах (товарная и побочная продукция) и почве изучали в двух полях севооборота в начале третьей ротации (1996-1997 гг.), в конце третьей (2006-2007 гг.) и четвертой (2011-2012 гг.) ротаций. Общий фосфор в растениях определяли фотометрическим способом по ы Дениже в модификации А. Левицко- | го, подвижный фосфор в почве и его ь фракционный состав - по Чирикову. 2
Исследования показали, что на § контроле (без удобрений) культуры 2 в третьей ротации севооборота вы- г носили из чернозема выщелоченно- й го 262 кг/га фосфора, в четвертой м
- 252 кг/га. Систематическое внесе- ^
I. Баланс фосфора в черноземе выщелоченном по ротациям зерносвекловичного севооборота в зависимости от его структуры и системы удобрения (БЦОСС, 1996-2012 гг.)
Третья ротация 1996-2007 гг. Четвертая ротация, 2006-2012 гг.
Внесено удобрений на I га севооборотной площади поступило в почву, кг/га вынесено из почвы, кг/га баланс, ± кг/га интенсивность баланса, % поступило в почву, кг/га вынесено из почвы, кг/га баланс, ± кг/га интенсивность баланса, %
Без удобрений (контроль) 1,0 26,2 -25,2 3,8 1,0 25,2 24,2 4,0
Х50Р66К66 (Х43Р43К43А Х50Р66К66 (Х43Р43К43)+ ПобоЧнаЯ 67,0 43,3 +23,7 154,7 44,0 39,1 +4,9 112,5
76,6 45,0 +31,6 170,2 53,0 41,5 + 11,5 127,7
продукция N Р К (Ы Р К ) + 89,5 47,1 +42,4 190,0 64,8 42,4 +22,4 152,8
навоз, 9 (8,3) т/га
Примечание. В скобках указаны дозы удобрений, применяемые в четвертой ротации.
ние удобрений увеличило вынос фосфора по сравнению с контролем в третьей ротации в 1,65-1,80, четвертой - в 1,55-1,68 раза. Невзирая на увеличение объемов выноса элемента растениями, применение удобрений в изучаемых дозах формировало положительный баланс фосфора в почве (табл. 1). Более низкий баланс фосфора в четвертой ротации связан главным образом с уменьшением дозы фосфорных удобрений и мало зависел от структуры севооборота.
Применение органоминеральных систем удобрения значительно улучшало показатели баланса фосфора в почве за счет дополнительного внесения фосфора с растительными остатками и навозом. Так, альтернативная система удобрения в третьей ротации обеспечила дополнительное поступление в почву 9,6 кг/га фосфора в составе побочной продукции, в четвертой - 9,0 кг/га в год, что приравнивается к ежегодному внесению навоза в норме 3,5-4,0 т/га (8,8-10,0 кг Р205на 1 га севооборота). Баланс фосфора в почве при этом по сравнению с минеральной системой в десятипольном севообороте (третья ротация) был больше
на 7,9 кг/га, в шестипольном (четвертая ротация) - на 6,6 кг/га.
Наилучшие показатели баланса фосфора в почве складывались при традиционной органоминеральной системе удобрения. Внесение на фоне минеральных удобрений навоза в дозах 9,0 и 8,3 т/га повысило положительное сальдо баланса фосфора в десятипольном севообороте до +42,4, шестипольном - до +22,4 кг/га в год, что по сравнению с минеральной системой удобрения было больше соответственно на 18,7 и 17,5 кг/га.
За две ротации севооборота дефицит фосфора в почве на контроле без удобрений составил 397 кг/га, тогда как в вариантах с минеральной системой удобрения запасы фосфора в почве выросли на 266 кг/га, с альтернативной - на 385, с традиционной - на 558 кг/га.
Формирование фонда подвижного фосфора в черноземе выщелоченном в значительной мере зависело от системы удобрения. Применение удобрений в первой и второй ротациях севооборота к началу третьей ротации повысило содержание подвижного фосфора в удобренных вариантах по сравнению с
2. Динамика подвижного фосфора в черноземе выщелоченном в зависимости от структуры севооборота и системы удобрения,
мг/кг почвы
0
см
см
01
Z
0)
S Ц
а
ч
а ц
г 0) т
Слой почвы, см
Внесено удобрений на I га севооборотной площади 0-30 30-40 0-30 30-40 0-30 30-40
начало III ротации, 1996-1997 гг. конец III ротации, 2006-2007 гг. конец IV ротации, 2011-2012 гг.
Без удобрений 148 135 132 124 126 127
(контроль) N Р К 50 66 66 193 158 212 167 221 175
Х50Р66К66 + ПобоЧнаЯ 213 162 240 166 248 169
продукция Х50Р66К66 + наво3, 9 т/га 227 170 251 176 262 179
НСР05 р, % 5,6 5,1 5,7 4,7 5,8 4,6
2,3 2,1 2,5 1,9 1,9 2,0
Примечание. Доза минеральных удобрений в IV ротации снижена до N Р К
навоза - до 8,3 т/га.
контролем в пахотном слое на 4S-79, в подпахотном - на 23-3S мг/кг почвы (табл. 2).
Без внесения удобрений к началу третьей ротации количество подвижного фосфора в пахотном слое снизилось на 22, в подпахотном -на 8 мг/кг почвы. Суммарные запасы подвижного фосфора в слое почвы 0-40 см в этом варианте к концу четвертой ротации уменьшились на S4,S кг/га, что составляло 13,7 % от величины дефицита фосфора (397 кг/га). Следовательно, около 86 % фосфора растения использовали из других источников: фонда труднорастворимого фосфора почвы и выноса фосфора с нижних горизонтов.
Применение разных систем удобрения с годичной нормой внесения на 1 га в третьей ротации более 66 кг, в четвертой - свыше 43 кг Р205 обеспечивало увеличение содержания подвижного фосфора в верхних слоях чернозема выщелоченного. Это увеличение варьировало по ротациям зерносвекловичного севооборота и зависело, главным образом, от ежегодной дозы фосфора.
Внесение минеральных удобрений в дозе N50P66K66 в течение третьей ротации повысило содержание подвижного фосфора в пахотном слое почвы на 19 мг/кг, в подпахотном - на 9 мг/кг, а внесение дозы N43P43K43 в четвертой ротации - соответственно на 9 и 8 мг/кг почвы. Суммарные запасы подвижного фосфора в слое почвы 0-40 см к концу четвертой ротации выросли на 111 кг/га по сравнению с началом третьей ротации севооборота.
Положительное влияние на фосфатный режим почвы оказывали органоминеральные системы удобрения. В течение третьей ротации альтернативная система (N50P66K66 + побочная продукция) увеличила содержание подвижного фосфора в пахотном слое на 27 мг, в подпахотном - на 4 мг, традиционная (N50P66K66
+ 9 т/га навоза) - соответственно на 24 и 6 мг на I кг почвы. В четвертой ротации при снижении дозы минеральных удобрений до N43P43K43 эти системы повысили количество подвижного фосфора в меньшей степени: в пахотном слое - соответственно на 8 и II мг/кг почвы, в подпахотном - на 3 мг/кг в обоих случаях.
По влиянию на фосфатный режим чернозема выщелоченного в третьей и четвертой ротациях альтернативная органоминеральная система удобрения приравнивается к традиционной с внесением навоза. Суммарные запасы подвижного фосфора в слое 0-40 см к концу четвертой ротации по сравнению с началом третьей при использовании этих систем выросли соответственно на 123 и 12S кг/га.
Несмотря на значительный дефицит фосфора, который складывался к концу четвертой ротации севооборота в варианте без удобрений, обеспеченность пахотного (0-30 см) слоя подвижным фосфором сохранялась на повышенном уровне - 126 мг/кг почвы. Применение разных систем удобрения увеличивало этот показатель до 22S-262 мг/кг почвы.
Систематическое окультуривание чернозема выщелоченного в течение 16 лет заметно влияло на групповой состав фосфатов почвы. После третьей ротации на контроле без удобрений валовое содержание фосфора в пахотном слое составило 1044 мг/кг почвы, из них на долю органического фосфора приходилось 49,4 %, минерального - S0,6 %. В течение четвертой ротации валовое содержание фосфора в пахотном слое снизилось на 46 мг/кг, в том числе
минерального - на 38, органического - на 8 мг/кг почвы. Снижение количества минерального фосфора почвы происходило за счет всех групп фосфатов: фосфатов щелочных металлов - на S мг, разнооснов-ных фосфатов кальция - на 2, высокоосновных фосфатов кальция и раз-ноосновных фосфатов алюминия и железа - на IS, фосфатов нерастворимого остатка - на 17 мг на I кг почвы. Наибольшее абсолютное уменьшение наблюдалось у групп труднорастворимых фосфатов (III) и фосфатов нерастворимого остатка (табл. 3).
Применение в течение третьей ротации минеральной системы удобрения повысило содержание валового фосфора по сравнению с контролем на 148 мг/кг, альтернативной органоминеральной - на 172, традиционной органоминеральной - на 204 мг/кг почвы, или соответственно на 14,2; 16,S и 19,6 %.
Удобрения способствовали увеличению содержания органической и минеральной фракций фосфора. При минеральной системе удобрения содержание минерального фосфора в почве выросло по сравнению с контролем на 2S,4 %, органического -на 2,8 %; при альтернативной органоминеральной - соответственно на 19,0 и 14,0 %; при традиционной -на 23,1 и 1S,9 %.
Системы удобрения неоднозначно влияли на распределение фосфора по группам фосфатов в составе минеральной фракции. Минеральная система удобрения более интенсивно по сравнению с контролем влияла на повышение количества
труднорастворимых фосфатов (III группа) и фосфатов нерастворимого остатка на фоне умеренного увеличения фонда подвижных фосфатов. Органоминеральные системы удобрения, наоборот, способствовали более интенсивному росту содержания подвижных фосфатов почвы.
В четвертой ротации зерносвек-ловичного севооборота по сравнению с третьей в вариантах с удобрениями содержание валового фосфора в пахотном слое возросло на 8-38 мг/кг почвы. При минеральной системе удобрения это происходило за счет увеличения (на 12 мг/кг почвы) количества фосфора минеральной фракции на фоне незначительного снижения (на 4 мг/кг почвы) содержания органического фосфора. Применение альтернативной системы удобрения обусловило повышение содержания фосфора минеральной и органической фракций соответственно на 14 и 6 мг/кг, традиционной - на 31 и 7 мг/кг почвы.
К концу четвертой ротации содержание валового фосфора в почве при альтернативной органоминеральной системе удобрения достигло 1236 мг/кг, при традиционной -1286 мг/кг, что соответственно на 36 и 86 мг/кг больше, чем при минеральной системе удобрения. Следовательно, величина фонда валового фосфора в черноземе выщелоченном определялась преимущественно дозой внесенного фосфора в составе удобрений. При этом органоминеральные системы удобрения способствовали увеличению содержания фосфатов органической фракции и подвижного фосфора
3. Фракционный состав фосфора в пахотном слое чернозема выщелоченного после длительного применения удобрений
Внесено удобрений на I га севооборотной Валовое содержание Органический фосфор Минеральный фосфор Группы минеральных фосфатов по Чирикову, мг/кг
площади фосфора, мг/кг мг/кг % мг/кг % 1 II III I+II+III нерастворимые
Конец III ротации, 2006-2007 гг.
Без удобрений 1044 516 49,4 528 50,6 16,4 116 203 335 193
(контроль) ^50^66^66 Х50Р66К66 + ПобоЧнаЯ 1192 530 44,5 662 55,5 35,0 177 264 480 186
1216 588 48,4 628 51,6 48,2 192 226 466 162
продукция Х50Р66К66 + 9 т/га наво3а 1248 598 47,9 650 52,1 56,1 195 231 482 168
Без удобрений 998 Конец IV ротации, 2011-2012 гг. 508 50,9 490 49,1 11,6 114 188 314 176
(контроль) N Р К ' 43Р43К43 Х43Р43К43 с побочная 1200 526 43,8 674 56,2 35,4 186 273 498 180
1236 594 48,1 642 51,9 46,2 202 218 466 176
продукция Х43Р43К43 с 8,3 т/га 1286 605 47,1 681 52,9 54,8 207 254 516 165
навоза
НСР05 Р, % 42,2 20,5 21,4 0,5 4,7 6,4 6,2
2,2 2,4 1,8 1,6 2,0 1,8 1,9
U ф
ä
ф
ь
ф
ä
s
ф
Z
IO
N>
P О
минеральной фракции, тогда как минеральная система - закреплению фосфора в труднорастворимых фракциях.
Таким образом, длительное использование (16 лет) чернозема выщелоченного среднесуглинистого при возделывании культур зерно-свекловичного севооборота без внесения удобрений создавало дефицит фосфора в системе почва - растение в количестве 397 кг/га, что понизило запасы подвижного фосфора в слое почвы 0-40 см на SS кг/га.
Применение 1Х50Р66К66 на 1 га севооборота (третья ротация) повысило содержание подвижного фосфора в пахотном и подпахотном слоях на 19 и 9 мг/кг почвы. Уменьшение нормы фосфорных удобрений на 3S % (четвертая ротация) сохранило динамику увеличения фонда подвижного фосфора почвы к концу ротации соответственно на 9 и 8 мг/кг почвы.
Альтернативная (ЫРК + побочная продукция) и традиционная (ЫРК + навоз) органоминеральные системы удобрения обеспечивали повышение содержания подвижного фосфора в верхних слоях почвы в течение обеих ротаций севооборота. К концу четвертой ротации в этих вариантах оно составило в пахотном слое соответственно 248 и 262 мг/кг, или на 27 и 41 мг/кг почвы больше, чем при минеральной системе удобрения.
Органоминеральные системы удобрения по сравнению с минеральной увеличивали содержание валового фосфора в пахотном слое
на 36-86 мг/кг почвы. Эти системы также способствовали накоплению фосфора в органической фракции, подвижных I и II групп фосфатов в составе минерального фосфора почвы и снижали закрепление элемента в труднорастворимые соединения.
Литература
1. Каштанов А.Н., Карманов И.И, Сидоров М.И. и др. Научно-методологические основы современных систем земледелия/Научные основы современных систем земледелия. - М.: Агропромиз-дат, 1988. - С. 3-33.
2. Лыков А.М. Страж плодородия. -М.: Московский рабочий, 1976. - 112 с.
3. Минеев В.Г. и др. Научные основы системы удобрения в севообороте/Научные основы современных систем земледелия. - М.: Агропромиздат, 1988. - С. 117-155.
4. Носко Б.С. фосфатний режим фунлв i ефективнють добрив. - К.: Урожай, 1990. - 224 с.
5. Гинзбург К.Е. фосфор основных типов почв СССР. - М.: Наука, 1981. -224 с.
6. Мартынович Л.Н., Мартынович Н.И. Влияние 50-летнего применения органических и минеральных удобрений на плодородие чернозема оподзоленного Центральной Лесостепи Правобережной УССР. Сообщение 3. Влияние систематического применения удобрений на фосфатный режим почв в зерносвеклович-ном севообороте//Агрохимия, 1990. - № 6. - С. 25-32.
7. Люовал А.П., Коваленко О.Г. Вплив довготривалого застосування добрив на
вмют у Грунт рухомих фосфалв i баланс фосфору//Науковий вюник НАУ, 2002. -№ 57. - С. 240-244.
8. Цвей Я.П., Недашювсьюй О.1., Кюе-левська М.О. Родючють Грунту в корот-коротацшних авозмшах Люостепу// Вюник аграрноТ науки, 2003. - № 10. -С. 11-15.
9. Прянишников Д.Н. Избранные сочинения в трех томах. - М.: Изд. АН СССР, 1952. - Т. 3. - 686 с.
Статья поступила в редакцию 28.03.2013
Influence of crops rotation and system of fertilizers on phosphoric regime of leached black soil
Ya.P. Tsvei, V.V. Ivanina, E.T. Petrova, Yu.P. Dubovyi
If was established the influence of long-term using of fertilizers and structure of crop rotation on phosphoric regime of leached black soil. The best conditions of phosphoric regime in soil during III and IV rotations were created when used organic-mineral systems of fertilizers. Analysis of fractional phosphoric composition in soil confirmed close correlation between its forms and determined peculiarities of phosphoric transformation under long-term fertilizers application.
Keywords: potassium regime, leached black soil, crops rotation, fertilization system.
о
CM
0)
s Ц
Ф
Ф Ц
s
Ф
m
КОРОТКО
В декабре минувшего года в РГАУ-МСХА имени К.А. Тимирязева состоялась III конференция ЛАМП (лаборатории агроэкологического мониторинга, моделирования и прогнозирования экосистем), созданной по гранту Правительства РФ № 11.G34.31.0079 "Агроэкология, изменения климата, циклы углерода, экология почв, системный анализ и моделирование экосистем".
Участники конференции, среди которых были ведущий ученый гранта Правительства РФ профессор Р. Валентини (Италия), заведующий кафедрой эко-
логии РГАУ-МСХА В.И. Васенев, проректор по научной и инновационной работе РГАУ-МСХА А.В. Голубев, генеральный директор ЗАО "Мосзеленстрой" М.М. Фатеев, доцент кафедры экологии Т.М. Джан-чаров и другие обсудили научно-методические проблемы и задачи исследований на 2014-2016 гг. и подвели итоги проделанной работы.
