CC BY
48
DOI: 10.24411/0235-2451-2018-10902 УДК: 631.846:631.582:631.445.4.
ВЛИЯНИЕ СИСТЕМАТИЧЕСКОГО ПРИМЕНЕНИЯ УДОБРЕНИЙ В ДЕВЯТИПОЛЬНОМ ЗЕРНОПАРОПРОПАШНОМ СЕВООБОРОТЕ НА БАЛАНС ГУМУСА (С) В ЧЕРНОЗЕМЕ ОБЫКНОВЕННОМ
А. В. ПАРАМОНОВ, кандидат сельскохозяйственных наук, старший научный сотрудник (e-mail: [email protected])
A. В. ФЕДЮШКИН, кандидат сельскохозяйственных наук, научный сотрудник
С. В. ПАСЬКО, кандидат сельскохозяйственных наук, ведущий научный сотрудник
B. И. МЕДВЕДЕВА, старший научный сотрудник
Федеральный Ростовский аграрный научный центр,
ул. Институтская, 1, пос. Рассвет, Аксайский р-н, Ростовская обл., 346735, Российская Федерация
Резюме. Изучали влияние одностороннего применения органических и минеральных удобрений, а также их совместного использования в различных сочетаниях в девятипольном зер-нопаропропашном севообороте на баланс органического вещества в черноземе обыкновенном. Исследования проводили в стационарном эксперименте, на участке расположенном в п. Рассвет Аксайского района Ростовской области. В сравнении с контролем (без удобрений) изучали влияние 11 доз удобрений. Площадь делянки составляла 132 м2. Агротехника возделывания культур - общепринятая в почвенно-климатической зоне. Почва опытного участка - чернозём обыкновенный, очень теплый, кратковременно промерзающий. Гранулометрический состав тяжелосуглинистый, местами легкоглинистый. В пахотном слое почвы при закладке опыта содержание гумуса составляло 4,41 %, валового азота - 0,22...0,24 %, общего фосфора - 0,17...0,18 %, калия -2,3...2,4 %, минерального азота и подвижного фосфора - низкое, доступного калия - повышенное. При эксплуатации пашни без внесения удобрений растительных остатков, поступающих в почву, не хватало для компенсации минерализации углерода, вследствие чего баланс гумуса приобретал резко отрицательный характер. В условиях приазовской зоны Ростовской области для поддержания почвенного плодородия и сохранения запасов гумуса на исходном уровне в девятипольном зернопаропропашном севообороте необходимо вносить на 1 га площади севооборота 8,9 т/га навоза + NmP22K22. Применение органических и минеральных удобрений дозе 11,1 т/га навоза + N7tP23K23 обеспечивает формирование максимальной продуктивностиизучаемого севооборота, что свою очередь способствует наибольшему накоплению углерода в почве, гарантируя положительный баланс гумуса (С) до +2050,9 кг/га. Ключевые слова: система удобрений, растительные остатки, баланс углерода.
Для цитирования: Влияние систематического применения удобрений в девятипольном зернопаропропашном севообороте на баланс гумуса (С) в черноземе обыкновенном / А. В. Парамонов, А. В. Федюшкин, С. В. Пасько и др. // Достижения науки и техники АПК. 2018. Т. 32. № 9. С. 9-11. DOI: 10.24411/0235-2451-2018-10902.
За последние два с половиной десятилетия сильно сократился потенциал эффективного плодородия, накопленный благодаря внесению минеральных и органических удобрений в семидесятые и восьмидесятые годы ХХ в. [1, 2]. Сохранение плодородия почвы - разносторонняя проблема, решаемая с использованием комплекса мероприятий, среди которых колоссальное значение имеет рациональная система удобрений [3, 4].
Нарастающая интенсивность производства продукции растениеводства в совокупности с современными, более продуктивными сортами и гибридами способствуют увеличению выноса из почвы питательных веществ, которые не восполняются в процессе
минерализации растительных остатков и деятельности микроорганизмов [5, 6]. Отрицательный баланс гумуса стал распространенным явлением, особенно там, где органические и минеральные удобрения не вносят или применяют в недостаточном количестве [6, 7, 8].
В связи с изложенным, цель наших исследований - определение доз удобрений, позволяющих обеспечивать бездефицитный баланс гумуса в условиях Приазовской зоны Ростовской области.
Условия, материалы и методы. Постановку опытов с ежегодной перезакладкой проводили на опытном поле отдела общего земледелия ФГБНУ «ДЗНИИСХ» (с 19.03.2018 ФГБНУ ФРАНЦ) в п. Рассвет Аксайского района Ростовской области с 1974 по 2016 гг. согласно методике полевого опыта [9]. Схема эксперимента включала в себя чередование культур и предшественников в следующем порядке: пар, озимая пшеница, кукуруза на зерно, яровой ячмень, кукуруза на силос, озимая пшеница, горох, озимая пшеница, подсолнечник. Повторность опыта четырехкратная. Площадь делянки 132 м2. Для изучения действия долговременного и систематического внесения навоза, различных доз минеральных удобрений, а также разнообразных их сочетаний, была разработана следующая схема их внесения: 1) контроль; 2) 11,1 т/га навоза; 3) М50Р22К22; 4) М84Р50К50; 5) 8,9 т/га навоза+М^Р^; 6) 11,1 т/га навоза + М33Р18; 7) М22; 8) 8,9 т/га навоза + М37Р23К23; 9) 8,9 т/га навоза + М64Р23К23; 10) 11,1 т/га на-воза+ М57Р33К10; 11) 11,1 т/га навоза + М64Р37К33; 12) 8,9 т/га навоза + М39Р28К28 (единицы измерения изучаемых дозировок минеральных удобрений приведены в кг д. в./га, органических - в т/га севооборотной площади).
С 2003 г. (в четвертой ротации) в связи с дефицитом удобрений схема была изменена и приобрела следующий вид: 1) контроль; 2) 11,1 т/га навоза; 3) М44Р22К22; 4) М84; 5) 8,9 т/га навоза + М44Р22К22; 6) 11,1 т/га навоза + М83Р20; 7) М20; 8) М38; 9) 11,1 т/га навоза + М71Р23К23; 10) М53; и) М64; 12) М36.
Агротехника возделывания сельскохозяйственных культур рекомендуемая в зоне. Почва опытного поля -чернозём обыкновенный, очень теплый, кратковременно промерзающий. Значительная толща почвы в течение зимнего периода пребывает в активном состоянии. Гранулометрический состав тяжелосуглинистый, местами легкоглинистый. В пахотном слое почвы при закладке опыта содержание гумуса составляло 4,41 %, валового азота - 0,22...0,24 %, общего фосфора - 0,17.0,18 %, калия - 2,3.2,4 %, минерального азота (ГОСТ 26951-85, ГОСТ 26951-86) и подвижного фосфора (ГОСТ 26205-91) - низкое, доступного калия (ГОСТ 26205-91) - повышенное.
Климат зоны континентальный, умеренно жаркий [10]. Годовая температура воздуха на опытном поле составляет в среднем 9,6 0С, сумма активных температур воздуха - 3200.3400 0С. Продолжительность теплого периода - 230.260 дней, безморозного - 175.180 дней. Относительная влажность воздуха имеет выраженную годовую динамику. Наименьшая величина этого показателя
Таблица. Баланс углерода (С) за ротацию севооборота, кг/га
Вари- Минерализа- Новообразо- Баланс
ант ция вание
3 ротация
1 6611,3 2312,7 -4298,7
2 5981,7 6155,9 174,2
3 5917,5 2508,8 -3408,8
4 4441,6 2557,7 -1883,9
5 5187,1 5547,5 360,4
6 5399,8 6294,4 894,6
7 6978,7 2519,1 -4459,6
8 5831,8 5592,7 -239,2
9 4683,2 5611,0 927,8
10 4311,1 6348,9 2037,8
11 4584,3 6378,4 1794,1
12 5888,4 5601,1 -287,3
4 ротация
1 6578,2 2332,4 -4245,8
2 6366,7 6224,4 -142,3
3 6024,3 2516,3 -3508,0
4 4679,9 2581,1 -2098,9
5 5624,9 5600,6 -24,2
6 6368,5 5598,1 -770,5
7 6390,1 2438,4 -3951,8
8 6647,7 2563,2 -4084,5
9 4314,5 6365,4 2050,9
10 6029,6 2610,5 -3419,1
11 5985,1 2630,9 -3354,2
12 6847,2 2574,1 -4273,1
наблюдается в июле (50.. .60 %), минимальные значения в отдельные дни могут достигать 25.30 % и ниже. Среднегодовое количество осадков составляет 500 мм. За теплый период их выпадает до 300 мм.
Расчет баланса гумуса проводили по методике, предложенной коллективом авторов во главе с А. В. Ла-бынцевым [5].
Результаты и обсуждение. Ранее было установлено [4, 6], что изменение доз вносимых удобрений напрямую влияет на интенсивность баланса гумуса (С). Актуально это утверждение и для изучаемого севооборота.
Расчеты показали, что в третьей его ротации (19942003 гг.) при эксплуатации пашни без внесения удобрений, поступающих в почву растительных остатков не хватало для компенсации минерализации углерода, так как она составляла 6611,3 кг/га, а новообразование гумуса -2312,7 кг/га, вследствие чего его баланс был резко отрицательным и достигал -4298,7 кг/га (см. табл.).
Похожее действие оказывало одностороннее применение только минеральных удобрений в дозе ^0Р22К22. Вследствие того, что минерализация углерода превышала его новообразование более чем в 2,3 раза, баланс органического вещества составил -3408,8 кг/га. Положительный баланс обеспечивало внесение в почву 11,1 т навоза (вариант 2) или 8,9 т навоза + ^^К^ (вариант 5) - 174,2 и 360 кг/га соответственно. При совместном использовании органических и минеральных удобрений в дозах 11,1 т навоза + ^3Р18 (вариант 6) или 8,9 т навоза + ^4Р33К10 (вариант 9) величина этого показателя была еще выше +894,6
или +927,8 кг/га соответственно. Наибольших положительных значений баланс гумуса достигал при внесении 11,1т навоза + ^4Р37К33 (вариант 11) и 11,1 т навоза + ^7Р33К10 (вариант 10) - +1794 кг/га и +2037 кг/га.
В четвертой ротации (2003-2012 гг.) в результате замены в ряде вариантов опыта внесения органоминеральных удобрений применением только азотных минеральных удобрений, минерализация гумуса (С) стала в несколько раз превышать его новообразование, а его баланс в вариантах 8, 10, 11 и 12 изменился на резко отрицательный.
В 5 варианте опыта, где нормы внесения удобрений сохранились на прежнем уровне, баланс гумуса снизился с + 360 до - 24 кг/га. Необходимо принять во внимание, что степень гумификации культур сплошного сева выше, чем у пропашных, что оказывает непосредственное влияние на количество новообразованного углерода [5].
Более высокая урожайность зерновых, обеспеченная соответствующим количеством вегетативной массы растений, в третьей ротации способствовала формированию большего количества сухого вещества, что в свою очередь через увеличение массы растительных остатков содействовало росту поступления углерода в почву. В четвертой ротации погодные условия были менее благоприятными для возделывания озимых зерновых культур и благоприятствовали возделыванию кукурузы и подсолнечника, что привело к снижению поступления углерода в почву (рис. 1, 2).
Суммарное воздействие этих факторов обеспечило новообразование гумуса в 5 варианте опыта в 4 ротации на уровне 3 ротации, при этом вынос азота увеличился на 56 кг/га, что привело к ухудшению баланса органического вещества. Кроме того, в результате снижения нормы внесения органических удобрений с 11,1 до 8,9 т/га, а также под влиянием погодных условий, определяющих урожайность возделываемых сельскохозяйственных культур, в 6 варианте опыта баланс углерода резко сократился с + 894,6 кг/га до - 770,5 кг/га. В контрольном варианте он также уменьшился на 52,9 кг/га.
В четвертой ротации при использовании органической системы удобрения (вариант 2) баланс гумуса (С) уменьшился с+174,2 до -142,3 кг/га. Этот факт объясняется теми же причинами, что и для 5 варианта опыта. В контрольном варианте опыта баланс гумуса незначительно снизился в силу тех же причин, что и для 5 варианта.
Увеличение дозы навоза с 8,9 т до 11,1 т, а также дозы минеральных азотных удобрений с 64 до 71 кг д.в./га площади севооборота (вариант 9) способствовало росту величины этого показателя с -24,2 до +2050,9 кг/га, что
Рис. 1
ротация.
Сбор сухого вещества за ротацию севооборота, т/га: □ - 3 ротация;
- 4
Рис. 2. Суммарное поступление углерода с растительными остатками за ротацию севоо борота, т/га: □ - 3 ротация; ■ - 4 ротация..
связано с максимальным за 4 ротацию сбором сухого вещества и, как следствие, увеличением поступления углерода с растительными остатками.
Выводы. Применение только органических удобрений в дозе 11,1 т/га площади севооборота в условиях приазовской зоны Ростовской области не обеспечивает
стабильно положительного баланса гумуса в каждой ротации девятипольного зернопаропропашного севооборота, в связи с изменяющимися год от года метеоусловиями, оказывающими непосредственное влияние на продуктивность растений и поступление в почву пожнивных остатков.
Для поддержания почвенного плодородия и сохранения запасов гумуса в почве девятипольного зер-нопарапропошного севооборота в условиях приазовской зоны Ростовской области необходимо вносить 8,9 т/га навоза + М44Р22К22. Применение органических и минеральных удобрений дозе 11,1 т/га навоза + М71Р23К23 обеспечивает получение максимальной продуктивности изучаемого севооборота, что в свою очередь способствует наибольшему накоплению углерода в почве, гарантируя положительный баланс гумуса (С) до +2050,9 кг/га.
Литература.
1. Чекмарёв П. А. Агрохимическое состояние пахотных почв ЦЧО России // Достижения науки и техники в АПК. 2015. Т. 29. № 9. С. 17-20.
2. Лукин С. В. Динамика основных показателей плодородия и продуктивности пахотных почв Белгородской области // Земледелие. 2016. № 3. С. 20-22.
3. Семёнов В. М., Лебедева Т. Н. Проблема углерода в устойчивом земледелии: агрохимические аспекты // Агрохимия. 2015. № 11. С. 3-12.
4. Новиков А. А. Гумус черноземов обыкновенных при внесении удобрений и эффективность возделываемых сельскохозяйственных культур // Научный журнал Российского НИИ проблем мелиорации. 2017. № 2 (26). С. 131-143.
5. Нормативы и методика применения побочной продукции сельскохозяйственных культур для обеспечения бездефицитного баланса органического вещества в почвах на землях сельскохозяйственного назначения/А. В. Лабынцев, В. Ю. Сивашов, О. А. Целуйко и др. п. Рассвет: ГНУ Донской зональный НИИСХ, 2010. 48 с.
6. Парамонов А. В., Федюшкин А. В., Медведева В. И. Изменение содержания и запасов гумуса в черноземе обыкновенном в зависимости от применяемых систем удобрений // Известия Оренбургского государственного аграрного университета. 2017. № 4 (66). С. 24-28.
7. Лабынцев А. В. Изменение гумусного состояния обыкновенного чернозема в севооборотах при различных системах удобрения // Применение удобрений и средств защиты растений для повышения продуктивности сельскохозяйственных культур и плодородия почв в Ростовской области: сб. науч. трудов. п. Персиановский, 2002. С. 38-44.
8. Влияние систематического применения удобрений на баланс органического вещества в черноземе обыкновенном и продуктивность десятипольных севооборотов/А. В. Парамонов, С. В. Пасько, А. В. Федюшкин и др.// Известия Оренбургского государственного аграрного университета. 2018. № 3 (71). С. 25-28.
9. Доспехов Б. А. Методика полевого опыта (с основами статистической обработки результатов исследований). 5-е изд., доп. и перераб. М.: Агропромиздат, 1985. 351 с.
10. Агроклиматические ресурсы Ростовской области. Л.: Гидрометиздат, 1972. 252 с.
INFLUENCE OF SYSTEMIC APPLICATION OF FERTILIZERS IN A NINE-FIELD CROP ROTATION ON
HUMUS BALANCE IN ORDINARY CHERNOZEM
A. V. Paramonov, A. V. Fedyushkin, S. V. Pas'ko, V. I. Medvedeva
Rostov Federal Agrarian Scientific Center, ul. Institutskaya, 1, pos. Rassvet, Aksaiskii r-n, Rostovskaya obl., 346735, Russian Federation Abstract. The aim of the research was to study the effect of separate and combined use of organic and mineral fertilizers in a nine-field grain-fallow-row crop rotation on the balance of organic matter in ordinary chernozem. The studies were carried out in a stationary experiment in the village of Rassvet, Aksai district, Rostov region. The effect of 11 doses of fertilizers was studied in comparison with the control (without fertilizers). The area of the plot was 132 m2. The agrotechnics of crop cultivation was generally accepted in the soil-climatic zone. The soil of the experimental site was ordinary chernozem, very warm, short freezing. The granulometric composition was heavy-loamy, sometimes light clayey. In the arable soil layer, the initial content of humus was 4.41%, total nitrogen - 0.22-0.24%, total phosphorus - 0.17-0.18%, potassium - 2.3-2.4%. The content of mineral nitrogen and mobile phosphorus was low, of available potassium - increased. Without fertilizer application, the amount of plant residues, incorporated into the soil, was not enough to compensate for the mineralization of carbon, and the balance of humus was sharply negative. Under conditions of the Azov zone of Rostov region, it is necessary to apply 8.9 t of manure and N44P22K22 per hectare of crop rotation area in order to maintain soil fertility and preserve humus stocks on the initial level in the nine-field grain-fallow-row crop rotation. The application of manure in the dose of 11.1 t/ha and mineral fertilizers in the dose of N71P23K23 provided maximum productivity of the studied crop rotation, which, in turn, contributed to the greatest accumulation of carbon in the soil, ensuring a positive balance of humus up to +2050 kg/ha. Keywords: system of fertilizers; plant residues; carbon balance.
Author Details: A. V. Paramonov, Cand. Sc. (Agr.), senior research fellow (e-mail: [email protected]); A. V. Fedyushkin, Cand. Sc. (Agr.), research fellow; S. V. Pas'ko, Cand. Sc. (Agr.), leading research fellow; V. I. Medvedeva, senior research fellow. For citation: Paramonov A. V., Fedyushkin A. V., Pas'ko S. V., MedvedevaV. I. Influence of Systemic Application of Fertilizers in a Nine-Field Crop Rotation on Humus Balance in Ordinary Chernozem. Dostizheniya nauki i tekhniki APK. 2018. Vol. 32. No. 9. Pp. 9-11 (in Russ.). DOI: 10.24411/0235-2451-2018-10902.
