CC BY
11Ежеквартальный
научно-практический
журнал
УДК 631.85:631.582
Дзюин Г. П., Дзюин А. Г. Dzyuin G. P., Dzyuin A. G.
ВЛИЯНИЕ УРОВНЕЙ ПРИМЕНЕНИЯ ФОСФОРНЫХ УДОБРЕНИЙ НА ФОСФАТНЫЙ РЕЖИМ ПОЧВЫ В СЕВООБОРОТЕ
IMPACT OF PHOSPHORUS FERTILIZER PHOSPHATE MODE OF SOIL IN CROP ROTATION
Недостаточная обеспеченность дерново-подзолистых почв подвижными формами фосфатов является одной из существенных причин низкой продуктивности земледелия. Оптимизация фосфатного режима почв - важная составная часть общей проблемы повышения их плодородия. Исследования, проведенные в стационарном опыте, подтвердили высокую эффективность комплексного применения удобрений в севообороте, в составе которого обязательными компонентами являются известковые, минеральные и органические удобрения. Они влияют на режим питательных веществ - основу общего плодородия почвы. В настоящей работе нами поставлена цель - выявить влияние длительного применения удобрений на содержание и накопление фосфатов в дерново-подзолистой почве.
Исследования проводили в многолетних опытах, заложенных в 1971 и 1972 гг. Севооборот - 8-польный зер-нопаропропашной. На четырех фонах с использованием извести, навоза и без них в возрастающих дозах вносили фосфорные и азотно-калийных удобрения. Почва - дерново-среднеподзолистая среднесуглинистая с агрохимическими показателями в пахотном слое до закладки опыта: рН KCL -5,0, НГ - 3,1 и SOCH. - 13,3 ммоль/100 г почвы, Р2О5 и К2О -52 и 92 мг/кг почвы, гумус- 2,5 %.
Использование всех изучаемых систем удобрений повысило содержание подвижного фосфора в севообороте. В 4-й и 5-й ротациях - на 33-46 и 53-85 мг/кг почвы соответственно в сравнении с контролем без удобрений. На фоне навоза затраты фосфорных удобрений на увеличение содержания подвижного фосфора на 1 мг/100 г почвы установились на уровне 50-62, на известкованном фоне без внесения навоза - 81-112, на нулевом фоне - 128-179 кг д.в./га. Использование навоза под каждую ротацию севооборота повышало содержание подвижного фосфора в почве до 200-250 мг/100 г почвы, что обеспечивало получение 4,0 и более т з.е./га.
Ключевые слова: севооборот, фосфорные удобрения, известь, навоз, затраты фосфора, подвижный фосфор, продуктивность.
Insufficient provision of sod-podzolic soils in mobile forms of phosphates is one of the major causes of low agricultural productivity. Optimization of phosphate soil regime - an important part of the overall problem of increasing fertility. Studies in the stationary experiment showed the high efficiency of the integrated use of fertilizers in crop rotation, in which the composition is an essential component lime, mineral and organic fertilizers. They have an impact on the content and nutrient regime, are the basis of the overall soil fertility. In this paper, we set a goal - to reveal the influence of long application of fertilizers on the content and accumulation of phosphate in the sod-podzolic soil.
Investigations were carried out in the experiments laid down in 1971 and 1972. Crop rotation - 8-pole cornsteamcultivator. On four backgrounds with lime, manure and applied phosphorus and nitrogen-potassium fertilizer without increasing doses. Soil - sod medium to medium-agrochemical indicators in the topsoil before setting experience: pH KCL - 5.0, HT - 3.1 and S - 13.3 mmol / 100 g of soil, P2O5 and K2O - 52 and 92. mg / kg soil, humus - 2.5 %.
Fertilizer use systems increased content of mobile phosphorus in the rotation. The 4th and 5th rotations - at 33-46 and 53-85 mg / kg of soil, respectively compared to the control without fertilizer. Against the background of the cost of manure phosphorus fertilizers to increase the content of P2O5 per 1 mg / 100 g of soil were established at 50-64, against the backdrop of manure - 81-112, at zero background - 128-179 kg active substance / ha. Using manure for each crop rotation increased the content of available phosphorus in the soil up to 200-250 mg /100 g of soil, thus ensuring to obtain 4.0 or more t cereal units / ha.
Key words: crop rotation, phosphate fertilizers, lime, manure, phosphorus costs, mobile phosphorus, productivity.
Дзюин Герцен Петрович -
кандидат сельскохозяйственных наук, ведущий научный сотрудник отдела земледелия, агрохимии и почвоведения ФГБНУ Удмуртский НИИСХ г. Ижевск
Тел.: 8(3412) 62-96-98 E-mail: ugniish-nauka@yandex.ru
Дзюин Александр Герценович -
кандидат сельскохозяйственных наук, ведущий научный сотрудник отдела земледелия, агрохимии и почвоведения ФГБНУ Удмуртский НИИСХ г. Ижевск
Тел.: 8(3412) 62-96-98 E-mail: ugniish-nauka@yandex.ru
Dzyuin Gertsen Petrovich -
Ph.D of agricultural Sciences, a leading researcher at the Department of Farming, Agricultural Chemistry and Soil Udmurt Agricultural Research Institute Izhevsk
Tel.: 8(3412) 62-96-98 E-mail: ugniish-nauka@yandex.ru
Dzyuin Alexander Gertsenovich -
Ph.D of agricultural Sciences, a leading researcher at the Department of Farming, Agricultural Chemistry and Soil Udmurt Agricultural Research Institute Izhevsk
Tel.: 8(3412) 62-96-98 E-mail: ugniish-nauka@yandex.ru
Содержание подвижного фосфора в почве - один из важнейших показателей ее плодородия. Дерново-подзолистые почвы характеризуются низким содержа-
нием валовых форм фосфатов. В Нечерноземной зоне Европейской части России 62 % пахотных почв расположено на дерново-подзолистых почвах [7], в Удмуртской Ре-
в
:№ 4(24), 2016
Растениеводство
153
спублике эта цифра составляет 76,1 % [4]. Исследования, проведенные на слабоокуль-туренных почвах, показали, что фосфор для растений является основным лимитирующим урожай фактором и находится в первом минимуме [2]. В республике с низким содержанием подвижного фосфора насчитывается около 80 % почв. Благодаря мерам, принятым в период 1970-1990 годов по интенсивной химизации земледелия, объем использования минеральных удобрений возрос с 24 до 97 кг д.в./га, что способствовало увеличению запасов питательных веществ в почве [1]. К периоду прекращения интенсивной химизации (1990-1995 гг.) среднее содержание подвижного фосфора увеличилось на 57 мг/кг (с 42 в 1971 г. до 99 мг/кг) - более чем в два раза. Среднее значение рНК^ повысилось с 5,0 до 5,6, что уже близко к оптимальному значению для большинства полевых культур. С 1990-х годов произошло резкое снижение использования удобрений и объемов известкования кислых почв. Но существенного снижения урожайности в республике тогда не произошло. Не сразу уменьшились и накопленные запасы фосфора в почвах, что является результатом широкомасштабной ранее проведенной работы по фосфоритованию и известкованию почв. Однако в 2003-2005 годах уже было выявлено увеличение площадей кислых почв, закрепление в них фосфора, снижение усвояемых растениями его запасов.
Недостаточная обеспеченность почв Российской Федерации [5], в том числе Удмуртской Республики [3], подвижными формами фосфатов является одной из существенных причин низкой продуктивности земледелия. Поэтому оптимизация фосфатного режима почв - важная составная часть общей проблемы повышения их плодородия [6].
Цель работы - выявить влияние систематического применения минеральных удобрений, периодического внесения извести и навоза на содержание и накопление фосфатов в дерново-подзолистой почве.
Объекты и методы исследований
В работе приводятся результаты исследований по изучению оптимизированных систем
применения удобрений в севообороте (4 и 5-я ротации, 1995-2011 гг.). Чередование культур: пар чистый, озимая рожь, кукуруза, яровая пшеница, клевер 1 г.п., клевер 2 г.п., озимая рожь, ячмень. В четвертой ротации минеральные удобрения вносили в четырех уровнях: 1 - N30 Р28К17; 2 - N47 Р46К46; 3 - N64 Р62К74; 4 - N81 Р80К102 в среднем под культуру. В пятой ротации (варианты 5-10) применяли возрастающие дозы минеральных удобрений от 10 до 60 с шагом 10 кг/га NPK. Исследования вели на следующих фонах: 1 - без удобрений (0); 2 - нзвесть, внесли под 1-ю и 2-ю ротации севооборота по одной и двойной НГ (И2); 3 - навоз, под 1-ю ротацию внесли 40, последующие ротации по 60 т/га (Н4 и Н5); 4 - известь + навоз вносили соответственно также, как во втором и третьем пунктах (И2Н4 и И2Н5). В севообороте использовали солому озимой ржи (1-ой и 6-ой культур севооборота) в качестве органического удобрения. Результаты опытов обрабатывали дисперсионным методом по Б. А. Доспехову.
Агрохимические показатели в пахотном слое до закладки опыта (1971-1972 гг.): рН КС1_ -5,0, НГ - 3,1 и SОСНi - 13,3 ммоль /100 г почвы, Р2О5 и К2О - 52 и 92 мг/кг почвы, гумус- 2,5 %. Подвижный фосфор определяли по Кирсанову (ГОСТ 26207-91), степень подвижности фосфора - в 0,03 н. К^04 по методу Карпинского и Замятиной.
Обсуждение результатов
Ежегодное применение фосфорных удобрений в повышенных дозах приводит к значительному увеличению содержания подвижного фосфора в почве. Избыток его в почве нежелателен, поскольку увеличиваются затраты на возделывание культур, нарушается, вследствие зафосфачивания почв, экологическое их состояние. На известкованных почвах доступность фосфора растениям может снижаться, особенно впервые годы после внесения извести, и будет отражаться на величине урожайности культур и продуктивности севооборота. В 4-й ротации севооборота фосфорные удобрения увеличили содержание подвижного фосфора в почве в среднем на 33-46 мг/кг почвы по сравнению с контролем без внесения удобрений (таблица 1).
Таблица 1 - Содержание подвижного фосфора в 4-й ротации 8-польного севооборота (по данным двух закладок опыта), мг/кг почвы
Вариант Уровень Фон Среднее Прирост
0 И2 Н4 И2Н4
Без удобрений 0 80 116 175 202 143 -
И47Р46 2 154 170 178 242 186 43
Р46К46 2 128 167 190 240 181 38
^30Р28К17 1 133 160 196 232 180 37
^47Р46^46 2 129 164 190 234 179 36
^64Р62К74 3 120 146 198 240 176 33
^81Р80К102 4 118 177 212 248 189 46
Среднее - 123 157 191 234 176 -
НСР05 для фактора А (фон) - 15,7; фактора В (вариант) - 7,9; частных различий - 52,1
154
,,„ „„„„, щ ^ Ставрополья
научно-практическии журнал
Однако, в зависимости от фонов, увеличение не одинаковое. На нулевом фоне с увеличением уровня применения минеральных удобрений наблюдалась тенденция снижения подвижного фосфора в почве, что связано с ее подкислени-ем. Величина рН КС1_ со времени закладки опыта снизилась с 5,0 до 4,44 в среднем к концу ротации севооборота. Продуктивность севооборота с увеличением доз удобрений до 3-го уровня на этом фоне (при содержании подвижного фосфора 120 мг/кг почвы) повышалась на 11 % и достигла 3,4-3,6 т з.е./га, соответственно повышался вынос элементов питания из почвы.
Внесение фосфорных удобрений по фону извести (И2), привело к увеличению содержания подвижного фосфора по сравнению с предыдущим фоном и контрольным вариантом. В то же время между уровнями применения удобрений существенных изменений не произошло. Аналогичное влияние доз удобрений наблюдалось и на других фонах с внесением навоза, навоза + извести, несмотря на то, что общее его содержание на этих фонах повышалось. Следует лишь отметить, что внесение 4-го уровня удобрений привело к достоверному повышению (на фоне И2) или к тенденции повышения содержания подвижного фосфора на фонах с внесением навоза и извести + навоза. По главному эффекту на этом варианте содержание подвижного фосфора увеличилось по сравнению с другими вариантами на 10-13 (189 против 176-180) мг/кг почвы при НСР05 - 7,9 мг/кг. Продуктивность севооборота также увеличилась на 11 % и составила на унавоженных фонах 4,0-4,1
т з.е./га. Содержание подвижного фосфора 120 мг/кг почвы на нулевом фоне было оптимальным. На известкованном фоне 146 мг/кг Р2О5 обеспечило получение 3,4-3,6 т з.е./га.
Внесение навоза под каждую ротацию севооборота увеличило продуктивность: на фоне Н4 - до 4,01, на фоне И2Н4 - до 4,12 т з.е./га. При этом повышался вынос растениями фосфора. Одновременно повышалось содержание подвижного фосфора в почве. С внесением 4-го уровня удобрений - до 212, 248 мг/кг почвы соответственно по фонам. На унавоженных фонах снижался расход фосфора минеральных удобрений, который обеспечивал увеличение содержания Р2О5 на 1 мг/100 г почвы. В 4-й ротации севооборота по сравнению с известкованным и нулевым фонами расход фосфора снизился со 179 и 112 до 50 и 62 кг д.в./га в среднем (таблица 2). Снижение расхода фосфора также отмечено по сравнению с предыдущими ротациями, составившими в первой ротации на фонах с внесением навоза 90-92, во второй ротации - 76-84, в третьей ротации -64-56 кг д.в./га соответственно.
В 5-й ротации севооборота изучали невысокие возрастающие дозы удобрений. Несмотря на это содержание подвижного фосфора в почве достигло самого высокого уровня по сравнению с предшествующими ротациями: 284 мг/ кг почвы в среднем против 80 мг/кг в 1-й ротации, 147 - во второй, 200 - в третьей и 176 мг/кг -в четвертой ротации (таблица 3). Наиболее высокие показатели подвижного фосфора на тех фонах, на которых применяли навоз.
Таблица 2 - Затраты фосфорных удобрений за четвертую ротацию 8-польном севообороте на увеличение содержания подвижного фосфора (Р2О5) на 1 мг/100 г почвы, кг д.в./га
Вариант Уровень Фон Среднее
0 И2 Н4 И2Н4
И47Р46 2 100 67 59 94 80
Р46К46 2 168 40 63 40 78
^30Р28К17 1 142 58 27 20 62
^47Р46^46 2 159 195 70 30 114
^64Р62К74 3 167 215 62 48 123
^81Р80К10 4 337 100 90 66 148
Среднее - 179 112 62 50 101
Таблица 3 - Содержание подвижного фосфора в 5-й ротации 8-польного севооборота (по данным двух закладок опыта), мг/кг почвы
Вариант 0 И2 Н5 И2Н5 Среднее Прирост
Без удобрений 98 150 310 356 228 -
Р40 144 210 376 395 281 53
(ИРК)ю 168 208 384 375 284 56
(МРК)20 170 206 330 380 272 44
(МРК)30 170 247 384 382 296 68
(МРК)40 176 295 379 395 311 83
(МРК)50 192 212 412 314 282 54
(ИРК)60 206 239 418 390 313 85
Среднее 166 221 374 373 284 -
НСР05 для фактора А (фон) - 45,3; фактора В (вариант) - 33,6; частных различий - 111,4.
в
естник АПК ,
Растениеводство
-№ 4(24), 2016
155
Таблица 4 - Степень подвижности фосфора (Р2О5) в 5-й ротации севооборота (по данным двух закладок опыта), мг/л по Карпинскому-Замятиной
Вариант 0 И2 Н5 И2Н5 Среднее Прирост
Без удобрений 0,009 0,017 0,046 0,044 0,029 -
P40 0,020 0,028 0,078 0,077 0,051 0,022
(NP^ 0,020 0,018 0,092 0,059 0,047 0,018
(NPI<)M 0,020 0,023 0,086 0,074 0,051 0,022
(NP^U 0,023 0,029 0,096 0,079 0,057 0,028
(NP^U 0,012 0,022 0,085 0,057 0,044 0,015
(NP^ 0,025 0,030 0,090 0,080 0,049 0,020
(NP^ 0,028 0,035 0,110 0,090 0,066 0,037
Среднее 0,020 0,025 0,085 0,070 0,050 -
НСР05 для фактора А (фон) - 0,016; фактора В (вариант) - 0,011; частных различий - 0,038.
С увеличением доз минеральных удобрений содержание подвижного фосфора повышалось. От внесения ^РК)60 получен наибольший прирост - 85 мг/кг или 37 % в среднем по сравнению с контрольным вариантом без удобрений.
Как видно, наряду с закреплением в почве, фосфор накапливался в подвижной форме, тем самым создавались запасы на ряд лет. Однако продуктивность севооборота по сравнению с 4-й ротацией была ниже, на нулевом фоне -2,53, на унавоженных фонах - 2,78-2,87 т з.е./ га. Высокое содержание подвижного фосфора в почве не обеспечило адекватного повышения продуктивности севооборота вследствие преимущественного одностороннего его влияния в неблагоприятные годы. Следовательно, нет необходимости кратно увеличивать дозы удобрений, важно создавать оптимальное соотношение питательных веществ. Так, например, в 4-й ротации севооборота в варианте с внесением ^4Р62К74 продуктивность севооборота в среднем на шести фонах составила 4,02 т з.е./га. В варианте со сниженной дозой фосфора ^4Р46К74 - 3,99 т з.е./га. Одинаковая величина продуктивности была получена и в вариантах с более высоким уровнем применения минеральных удобрений, но в одном из них со снижением дозы фосфора: N^^^2 и ^!Р46К102. Продуктивность на обоих вариантах составила 4,12 т з.е./га.
Степень подвижности фосфатов (таблица 4) на нулевом (0) и известкованном (И2)фо-нах практически не изменилась по сравнению с третьей ротацией (0,020-0,025 против 0,022 мг/л). На унавоженных под каждую ротацию фонах (Н5 и И2Н5) их подвижность увеличилась в 1,9-2,0 раза (0,085-0,070 против 0,043-0,036 мг/л в третьей ротации соответственно). С увеличением доз удобрений отмечено повышение степени подвижности фосфора.
Таким образом, многолетнее использование систем удобрений, включающих известкование, внесение навоза и полного минерального удобрения ^РК), обеспечило повышение уровня содержания подвижного фосфора в почве. В 4-й и 5-й ротациях 8-польного севооборота его содержание продолжало увеличиваться по сравнению с контролем на 33-46 и 53-85 мг/кг почвы соответственно. Одновременно повышалась степень подвижности фосфатов в почве, снижались затраты фосфорных удобрений. При использовании навоза под каждую ротацию севооборота затраты фосфорных удобрений на увеличение содержания Р2О5 на 1 мг/100 г почвы установились на уровне 50-62 кг д.в./га. На известкованном фоне без внесения навоза - 81-112, на нулевом фоне - 128-179 кг д.в./га соответственно. В результате длительного применения известково-органоминеральной системы удобрения в севообороте возросло общее плодородие дерново-подзолистой почвы. В почве установился оптимальный уровень подвижного фосфора. На нулевом фоне - 120 мг/кг, на фоне двукратного известкования - 146 мг/ кг почвы, обеспечившие получение 3,5 т з.е./га с севооборотной площади. На фоне систематического использования навоза под каждую ротацию севооборота - 200-250 мг/кг почвы с уровнем продуктивности севооборота 4,0 и более т з.е./га. Оптимизация фосфатного режима почвы создала условия для снижения доли фосфора во вносимых минеральных удобрениях на 26-42 %. При этом, максимальная продуктивность севооборота достигла с соотношением питательных веществ в них 1:0,6-0,7:1,6-2,2. Внесение удобрений с повышенной долей фосфора - 1:1:1,2-1,3 в годы с летними засухами приводило к снижению продуктивности севооборота до уровня 2,63-2,95 т з.е./га.
Литература
1. Безносов А. И. Плодородие почв и использование удобрений в адаптивно-ландшафтном земледелии Удмуртской Республики : монография. Ижевск : ФГОУ ВПО Ижевская ГСХА, 2007. 76 с.
References
1. Beznosov A. I. Soil fertility and fertilizer use in adaptive-landscape agriculture Udmurt Republic: Monograph. Izhevsk: FSEI HPE Izhevsk State Agricultural Academy, 2007. 76 p.
Ежеквартальный
научно-практический
журнал
2. Дерюгин И. П. Агрохимические основы применения минеральных удобрений в Удмуртской АССР. Ижевск : Удмуртия, 1978. 164 с.
3. Дерюгин И. П., Безносов А. И., Башков А. С. Агрохимические основы применения удобрений и повышения плодородия почв Удмуртской АССР: опыт и рекомендации. Устинов : Удмуртия, 1987.164 с.
4. Ковриго В. П. Почвы Удмуртской Республики : монография. Ижевск : РИО Ижевская ГСХА, 2004. 490 с.
5. Никитишен В. И., Личко Л. А., Овсепян Л. А. Доступность растениям остаточных фосфатов в последействии фосфорного удобрения // Плодородие. 2006. № 4. С. 17-19.
6. Сокорев Н. С. Оптимальный фосфатный уровень почвы для сельскохозяйственных культур зернопропашного севооборота // Достижения науки и техники АПК 2005. № 3. С. 9-10.
7. Шафран С. А. Прогноз содержания фосфора и калия в почвах Центрального района Нечерноземной зоны // Агрохимия. 2006. № 5. С. 5-12.
2. Deriugin I. P. Agrochemical basis for the use of mineral fertilizers in the Udmurt Autonomous Soviet Socialist Republic. Izhevsk Udmurtia, 1978. 164 p.
3. Deriugin I. P., Beznosov A. I., A. S. Bashkov Agrochemical basis for the use of fertilizers and improve soil fertility, Udmurt Autonomous Soviet Socialist Republic: experience and recommendations. Ustinov: Udmurtia, 1987. 164 p.
4. Kovrigo V. P. The soils of the Udmurt Republic: Monograph. Izhevsk: RIO Izhevsk State Agricultural Academy, 2004. 490 p.
5. Nikitishen V. I., Licko L. A., Hovsepian L. A. The availability to plants of residual phosphates in the aftereffect of phosphorus fertilizer // Fertility. 2006. № 4. p. 17-19.
6. Sokorev N. S. Optimum soil level phosphate crop rotation of corncultivator // Advances in science and technology Agro-Industrial Complex 2005. № 3. p. 9-10.
7. Safran S. A. Forecast of phosphorus and potassium in the soil Central area Nonchernozem // Agrohimiya.2006 zone. № 5. p. 5 12.
