CC BY
48
УДК 631.445.2:631.452:631.8
ВОСПРОИЗВОДСТВО АГРОХИМИЧЕСКИХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ ПЛОДОРОДИЯ ДЕРНОВО-ПОДЗОЛИСТОЙ почвы и ПРОДУКТИВНОСТЬ АГРОЦЕНОЗОВ ПОСЛЕ 70-ЛЕТНЕГО ПРИМЕНЕНИЯ НЕПОЛНОГО УДОБРЕНИЯ
И.Г. ПЛАТОНОВ, доктор сельскохозяйственных наук, профессор
A.Ф. САФОНОВ, кандидат сельскохозяйственных наук, профессор
B.Х. СУМО, аспирант РГАУ-МСХА имени К. А. Тимирязева E-mail: platonov@timacad.ru
Резюме. Изучено влияние 70-летнего применения неполного минерального удобрения (N, Р, К, NP, NK, РК) на агрохимические показатели плодородия дерново-подзолистой почвы и урожай сельскохозяйственных культур. Негативное действие длительного использования неполного удобрения на продуктивность агроценоза проявляется в течение 6-7 лет после перехода на полное удобрение (NPK). Выравнивание агрохимических показателей между вариантами происходит через 35 лет. Известкование один раз в ротацию севооборота (через 6 лет) по полной гидролитической кислотности обеспечивает близкую к нейтральной и нейтральную реакцию среды почвы.
Ключевые слова: почва, плодородие, агрохимические показатели, минеральные удобрения, известкование кислотность почвы, сельскохозяйственные культуры, урожайность, продуктивность агроценоза.
Длительное применение различных систем удобрений и известковых мелиорантов существенно изменяет свойства дерново-подзолистых почв и продуктивность агроценозов. Увеличение последней, прежде всего, связано с положительными изменениями таких агрохимических показателей как реакция среды и содержание питательных элементов. На агрофонах с использованием извести (отдельно и в сочетании с органическими и минеральными удобрениями) в условиях слабокислой или близкой к нейтральной реакции среды усиливается положительное влияние кальция на содержание и качество гумуса, питательный режим почвы [4]. Наибольшей продуктивностью характеризуются агроцензы, созданные при длительном внесении в почву полного минерального удобрения в сочетании с периодическим известкованием и применением органических удобрений.
В научной литературе достаточно полно освещены вопросы прямого действия и последействия известкования и минеральных удобрений [4, 7]. Гораздо меньше изучено воспроизводство агрохимических показателей плодородия почвы после длительного применения неполного удобрения. Этому вопросу и посвящена наша работа.
Цель исследований — определить влияние полного (ИРК) минерального удобрения на воспроизводство обеспеченности дерново-подзолистой почвы фосфором и калием, а также реакции среды и продуктивности агроценозов после длительного (с 1912 до 1973 г.) дифференцированного (без удобрений, N. Р, К, ОТ, 1ЧК, РК) использования удобрений.
Условия, материалы и методы. Комплексные исследования выполнены в длительном полевом опыте, заложенном в 1912 г. профессором А.Г. Дояренко. Он находится на территории Полевой опытной станции РГАУ-МСХА имени К.А. Тимирязева и хорошо известен ученым нашей страны и за рубежом [1,2].
Опыт заложен на дерново-подзолистой почве, которая по гранулометрическому составу характеризуется как песчанистый крупнопылеватый суглинок. В опыте изучается влияние различных вариантов внесения удобрений и известкования на плодородие почвы и урожайность сельскохозяйственных культур, возделываемых бессменно и в севообороте.
В соответствии с достижениями науки и изменяющимися условиями сельскохозяйственного производства история ведения опыта включает 4 периода.
В первый (1912-1938 гг.) ежегодно вносили: N —
7,5 кг/га; Р205 - 15; К, О — 22,5 кг/га и навоз — 18 т/га.
Во второй период (1939-1954 гг.) увеличились дозы удобрений (К — 75; Р205 — 60; Кр — 90 кг/га и навоза — 20 т/га), стали выращивать новые сорта сельскохозяйственных культур, были усовершенствованы агротехнические приемы (ранний пар и весеннюю вспашку заменили соответственно на черный пар под озимые зерновые культуры и зяблевую вспашку под яровые). С 1944 г. установлены дифференцированные сроки применения удобрений (фосфорные и калийные — по полной норме с осени, азотные — 2/3 дозы под предпосевную обработку, а остальную часть как подкормку в начале роста растений).
В третий (1955-1972 гг.) были улучшены способы обработки почвы. Осенью 1949 г. впервые на половине всех полей севооборота и бессменных культур провели известкование по полной гидролитической кислотности. С этого времени внесение кальцийсодержащих минералов проводится регулярно 1 раз в 6 лет. Также изменили соотношение между элементами питания. Удобрения стали использовать в следующих дозах: N — 50 кг/га; Р205 — 75; Кр — 60 кг/ га и навоз — 10 т/га ежегодно.
В четвертый период (1973-2009 гг.) минеральные удобрения вносят в дозах: N — 100 кг/га; Р205 — 150; Кр — 120 кг/га и навоз — 20 т/га ежегодно. Кроме того, на четных полях опыта с дифференцированным
Таблица 1. Влияние длительного применения неполного удобрения на агрохимические показатели плодородия почвы (1973 г.)
Вариант до 1973 г. Без известкования По извести
рНсоЛ. КгО I PiOs pH СОЛ. К20 | Р2О5
мг на 100 г почвы мг на 100 г почвы
NPK 4,21 9,7 10,8 6,00 9,8 14,3
Без удобрений 4,05 5,1 2,5 5,46 5,8 2,6
N 4,0 6,1 4,0 5,30 7,0 3,3
Р 4,15 6,3 10,3 6,0 6,1 11,2
К 4,12 12,2 2,2 6,0 9,8 2,5
NP 4,0 6,3 9,5 6,18 7,5 9,9
NK 3,9 11,7 5,0 5,47 8,1 4,2
РК 4,10 11,2 13,1 6,15 9,3 12,0
NPK+навоз 4,31 11,6 18,1 6,00 12,3 22,7
НСР05 0,60 3,2 3,1
А 0,42 2,3 2,2
В 0,20 1,1 1,0
применение удобрений (без удобрений, ТЧ, Р, К, №. НК, РК) стали использовать полное удобрение.
С 1912 г. в опыте выращивают следующие культуры: бессменно — озимая рожь, картофель, ячмень (до 1973 г. — овес), клевер (с 1973 по 1983 гг. — озимая пшеница), лен и поле «вечного» пара;
шестипольный плодосменный севооборот (пар — озимая рожь — картофель — ячмень с подсевом клевера — клевер 1 года пользования — лен).
Учетная площадь делянок 50 м2.
Для изучения воспроизводства агрохимических показателей плодородия после длительного внесения неполного удобрения смешанные образцы почв отбирали в июле 2007 г. В них определяли pH солевой вытяжки потенциометрическим методом, содержание подвижного фосфора (Р205) и обменного калия (К20) по Кирсанову.
Применяемая в опыте агротехника, методика проведения полевых исследований подробно описаны в монографии [2].
Результаты и обсуждение. В результате длительного применения неполного удобрения были созданы агроэкосистемы, дифференцированные по агрохимическим свойствам. При использовании физиологически кислых азотных удобрений, как отдельно, так и совместно с фосфорными или калийными
зафиксирована тенденция к повышению кислотности почвы, как без известкования, так и по фону извести (табл. 1). В то время как при внесении полного удобрения негативного действия азотных удобрений на кислотность почвы не отмечено. Длительное использование только калийных удобрений, а также совместно с фосфорными или азотными не оказывало отрицательного действия на кислотность почвы. Применение суперфосфата благодаря связыванию подвижных соединений алюминия и марганца [5] снижало отрицательное действие азотных удобрений на реакцию почвенной среды.
Внесение калийных удобрений способствовало увеличению содержания обменного калия в почве, по сравнению с вариантами без них, в 2 раза. Известкование приводило к росту концентрации подвижных форм этого элемента на фоне использования N и № на 0,9 и 1,2 мг/100 г почвы соответственно, а в сочетании с калийными удобрениями — к снижению на 1,9...3,6 мг/100 г почвы.
Примечание в течение длительного времени суперфосфата способствовало увеличению содержания подвижных фосфатов в вариантах с внесением этого удобрения. Наибольшая концентрация его подвижных форм зафиксирована в варианте ОТК + навоз.
После 9-кратного известкования во всех вариантах отмечены близкая к нейтральной или нейтральная реакция среды (табл. 1,2).
Использование в течение 24 лет полного минерального удобрения (М1а)Р|50К120) привело к значительному увеличению содержания в почве обменного калия и подвижного фосфора и выравниванию их содержания (см. табл. 2). Наибольшее увеличение концентрации подвижного калия в почве отмечена там, где
ранее удобрения не использовали (+12,0 мг/100 г почвы), или вносили только азотные (+11,2 мг/100 г почвы). Меньше всего (на 5,9...4,9 мг/100 г почвы) она возросла вариантах с длительным применением калийных туков. Различия вариантов опыта по количеству подвижного калия были несущественны и не превышали НСР05. Возможно, почва достигла уровня стабилизации по содержанию этого элемента. Такая
Таблица 2. Влияние полного минерального удобрения на выравнивание плодородия почвы после 60-летнего дифференцированного их внесения (2007 г.)
Вариант до 1973 г. Без известкования По извести
pH СОЛ. КгО р2о5 pHСОЛ. K2O | Рг05
мг на 100 г почвы мг на 100 г почвы
NPK 4,80 16,5 13,4 6,08 19,0 18,1
Без удобрений 4,65 17,4 14,0 5,95 17,4 12,3
N 4,33 17,7 13,1 5,74 20,1 11,9
Р 4,38 16,2 13,1 6,01 19,1 13,2
К 4,39 15,9 11,9 5,95 18,0 11,8
NP 4,31 15,4 15,4 5,99 17,1 15,4
NK 4,36 15,6 16,0 5,94 17,4 15,1
РК 4,52 16,4 17,3 6,00 17,1 17,2
NPK+навоз 4,59 17,3 17,4 5,92 19,5 19,2,
НСР05 0,60 3,2 3,1
А 0,42 2,3 2,2
В 0,20 1,1 1,0
Таблица 3. Средняя урожайность озимой ржи (п/га) в севообороте по периодам
Вариант до 1973 г. Без известкования, годы По извести, годы
1955- 1973- 1973- 1999- 1955- 1973- 1973- 1999-
1972 1980 1998 2008 1972 1980 1998 2008
NPK 26,8 33,3 24,0 38,3 28,5 28,3 25,8 38,7
Без удобрений 19,1 31,5 28,2 37,8 23,4 30,5 28,4 38,4
N 22,0 35,1 30,0 37,6 24,0 26,7 27,2 37,7
Р 24,3 34,5 28,1 39,6 24,5 28,6 26,2 38,9
К 19,7 36,5 29,2 38,7 26,8 30,4 27,1 38,5
НР 25,4 36,6 28,7 40,0 24,9 38,2 29,2 39,4
NK 24,3 35,7 28,9 36,2 29,2 32,5 28,6 40,5
РК 28,1 35,5 28,3 36,0 30,0 27,2 26,2 40,9
NPK+нaвoз 30,5 34,4 27,4 38,6 31,6 27,9 25,9 41,5
НСР05 общая - 5,5; по извести - 3,9; по удобрениям - 1,8
ситуация, очевидно, связана с тем, что его концентрация в значительной степени определяется течением почвообразовательных процессов. Так, на слабоо-культуренных дерново-подзолистых почвах без удобрений с урожаем отчуждается 6,7 кг/га К^О, а с пожнивными остатками поступает — 15,5 кг/га [6].
Использование полного удобрения приводило к увеличению содержания подвижного фосфора в ра-
нее (до 1973 г.) не удобрявшейся почве с 3,2 до
14.0 мг/100 г почвы, в варианте с N — с 3,4 до
13.1 мг/100 г, с К - с 2,5 до 11,9 мг/100 г и с ЫК - с 4,2 до 16,0 мг/100 г. Там, где в предыдущие годы вносили фосфорные, азотно-фосфорные и фосфорнокалийные удобрения величина этого показателя возросла с 9,4 до 13,1, с 9,7 до 15,4 и с 12,2 до 17,3 мг/100 г почвы соответственно. Аналогичная ситуация сложилась и на фоне известкования. Последействие несбалансированного внесения фосфорных удобрений на содержание его подвижных форм в почве сохранялось и после 24-летнего внесения полного удобрения. Очевидно, почва еще не достигла уровня стабилизации по величине этого показателя.
Негативное действие неполного удобрения на урожай сельскохозяйственных культур прослеживалась на протяжении 6 лет.
Наиболее высокая продуктивность была характерна для агроценозов, созданных при длительном применении полного минерального удобрения в сочета-
нии с периодическим известкованием и внесением навоза.
Использование полного удобрения (ЫРК) привело к значительному росту урожайности озимой ржи, картофеля, клевера и льна во всех вариантах опыта. Так, у озимой ржи в первую после его внесения ротацию севооборота (1973-1998 гг.) величина этого показателя увеличилась, по сравнению с периодом дифференцированного применения удобрений, в среднем на 4...5 ц/га. Наибольшая прибавка отмечена в вариантах К и РК — 7,1 и
7,6 ц/га соответственно (табл. 3).
Самое значительное увеличение урожайности картофеля (табл. 4) при переходе на полное минеральное удобрение отмечено в вариантах без удобрения, Р, N и РК (прибавка 83, 121, 119 и 92 ц/га соответственно).
Величина этого показателя на фоне ИРК и ОТК+навоз в среднем была выше, чем во всех вариантах с неполным удобрением на 60...70 ц/га. Через 7 лет с начала внесения ОТК различий между вариантами по урожайности не наблюдалось.
Прибавка урожая клевера при внесении полного минерального удобрения в вариантах с дифференцированным применением составляла 3...9 ц/га, без удобрений — 15 ц/га. Кроме того, эта культура хорошо отзывалась на известкование.
В первые годы использования полного удобрения урожай соломки льна в вариантах РК, ОТК, ОТК+навоз был почти в 2 раза выше, чем в остальных. Но уже после 6 лет эти различия нивелировались.
Выводы. Таким образом, длительное применение неполного минерального удобрения приводит к несбалансированному содержанию элементов питания в почве и снижению урожая сельскохозяйственных культур. Последствия такого их использования сохраняются в течение 6-7 лет.
Известкование один раз за ротацию севооборота (через 6 лет) по полной гидролитической кислотности обеспечивает близкую к нейтральной и нейтральную реакцию почвенной среды.
Наибольшей продуктивностью характеризуются агроцензы на почвах с длительным внесением полного минерального удобрения в сочетании с периодическим известкованием и применением органических удобрений.
Таблица 4. Средняя урожайность картофеля (т/га) в севообороте по периодам
Вариант до 1973 г. Без известкования, годы По извести, годы
1955- 1972 1973- 1980 1973- 1998 1999- 2008 1955- 1972 1973- 1980 1973- 1998 1999- 2008
NPK 15,4 26,5 26,1 20,5 16,6 25,9 23,4 22,3
Без удобре- 6,6 18,1 21,4 18,1 6,1 23,3 20,1 20,9
ний 7,5 20,9 21,6 20,0 7,1 23,9 19,8 19,4
N 8,4 22,2 21,1 19,8 7,5 22,8 21,9 21,0
Р 9,8 22,8 23,5 21,5 11,6 25,2 22,2 21,1
К 9,2 17,9 22,5 19,4 8,5 24,5 22,0 21,3
NP 10,4 16,5 22,7 19,1 14,4 25,3 23,9 21,9
МК 14,1 26,8 25,4 16,9 16,3 29,7 24,3 22,1
РК 19,5 28,1 26,2 20,1 20,0 30,2 27,9 23,6
NPK+нaвoз
НСР05 2,7 3,3 3,9 2,7 3,3
А 2,8
В 1,3
Литература.
1. Егоров В.Е. Опыт длится 60лет. М.: Изд-во «Знание», 1972. 48с.
2. Длительному полевому опыту ТСХА 90лет: итоги научных исследований/подредакцией профессора Сафонова А.Ф. М.: Изд-воМСХА, 2002. 262с.
3. Доспехов Б.А., Кирюшин Б.Д., Братерская А.Ы. Действие 60-летнего применения удобрений, периодического известкования и севооборота на агрохимические свойства дерново-подзолистой почвы // Агрохимия. — 1976. — № С. 3-14.
4. Овчинникова М.Ф., Гомонова Н.Ф., Зенова Г.М. Изменение свойств почвы и продуктивности агроценозов при длительном применении различных систем удобрений // Почвоведение, 2005. — Ml — С. 104-112
5. Савич В.И., Байбеков Р.Ф., Амергужин Х.А., Платонов И.Г., Садуакасов Н.М. Комплексная оценка обеспеченности почв фосфатами //Известия ТСХА. — 2004. — вып.1 — С 1 — 13
6. Савич В.И., Платонов ИГ., Духанин Ю.А., Поветкина Н.Л., Сафонов А.Ф. Комплексная оценка состояния калия в почве // Известия ТСХА, 2006. - вып.З -С 15-28
7. Хлыстовский А.Д. Плодородие почвы при длительном применении удобрений и извести. М. : Наука, 1992. — 192с.
GENERATION OF THE AGROCHEMICAL INDICATORS OF FERTILITY OF SOD-PODZOLIC SOIL AND PRODUCTIVENESS OF THE AGROCENOSIS AFTER 70 YEARS OF FPPLYING INCOMPLETE
DIFFERENTIATED FERTILIZER I.G. Platonov, A.F. Safonov, V.H. Sumo
Summary. The impact of seventy years of application of differentiated incomplete mineral fertilizers (N, P, K, NP, NK, PK) on agrochemical indicators of fertility of sod-podzolic soil and yield of field crops was studied. The negative effect of prolonged differentiated application of mineral fertilizers on productiveness of the agrophytocenosis is shown within 6-7 years after a transition to applying combined full mineral fertilizers (NPK). Within 35 years there occurs an even alignment of agrochemical indicators of soil fertility between variants. Liming once every rotation (in 6 years) with regard to full hydrolytic acidity provides close to neutral and neutral reaction of soil environment .
Keywords: soil, fertility, agrochemical indicators, mineral fertilizers, liming acidity of soil, Field crops, crop yield, productiveness of the agrophytocenos.
УДК 633 «324». 631.82
АГРОТЕХНИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ ПРЕДШЕСТВЕННИКОВ И МИНЕРАЛЬНЫХ УДОБРЕНИЙ ПОД ОЗИМЫЕ ЗЕРНОВЫЕ КУЛЬТУРЫ
В.Я. НАУМКИН, доктор сельскохозяйственных наук, зав. кафедрой
Л.А. НАУМКИНА, доктор сельскохозяйственных наук, профессор
А.Н. СМЕЛЫЙ, ассистент Т.Н. БАЛАБАНОВА, зав. лабораторией Белгородская ГСХА E-mail: bsaa@belgtts.ru
Резюме. Определена возможность возделывания озимых зерновых культур (пшеницы, ржи и тритикале) по предшественникам и фонам минеральных удобрений в условиях Центрально-Чернозёмного региона России. Выявлена целесообразность размещения зерновых культур по сидеральному и занятому парам, зернобобовым культурам и овсу без удобрений и при внесении различных доз минеральных туков.
Ключевые слова: озимые пшеница, рожь, тритикале, предшественник, минеральные удобрения, урожайность, плодородие, почва.
Значительная доля в структуре посевных площадей сельскохозяйственных культур в централь-
ном регионе России принадлежит озимым зерновым. Их преимущества перед другими хлебными злаками неоспоримы как в наиболее полном использовании биоклиматических ресурсов, так и в защите полей от эрозии в осенне-зимний и ранневесенний периоды и в конечном итоге, гарантированном производстве зерна [1].
Формирование урожая зерна в первую очередь зависит от комплекса элементов технологии возделывания культур, которые оказывают прямое воздействие на плодородия почвы, уровень и качество получаемой продукции [2]. В этой связи наиболее важное место занимает выбор предшественника и рациональное применение удобрений в конкретных почвенно-климатических условиях региона [2,3].
Целью наших исследований было обоснование рационального подхода к выбору оптимальных доз минеральных удобрений в зависимости от предшественников озимых пшеницы, ржи и тритикале на основании изучения закономерностей изменения некоторых показателей плодородия почвы.
Условия, материалы и методы. Опыты проводили в 2003-2005 гг. на базе полевого стационара,
