CC BY
24
УДК 631.816:631.582
ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ УДОБРЕНИЙ И БИОЛОГИЧЕСКОГО АЗОТА В СЕВООБОРОТАХ НА ЛЕГКИХ ДЕРНОВО-ПОДЗОЛИСТЫХ ПОЧВАХ
Е.В. Марчук
Лаборатория систем применения удобрений, e-mail: [email protected]
Дана оценка эффективности комплексного применения органических, минеральных удобрений и биологического азота на дерново-подзолистой супесчаной почве в зависимости от вида севооборота, сбалансированности применения удобрений и возделываемой в севообороте бобовой культуры.
Ключевые слова: севооборот, органические и минеральные удобрения, биологический азот, баланс фосфора и калия, гумус, почва, продуктивность.
EFFICACY OF COMBINED APPLICATION OF ORGANIC AND MINERAL FERTILIZERS AND BIOLOGICAL NITROGEN IN CROP ROTATIONS ON LIGHT SODDY-PODZOLIC SOILS
E.V. Marchuk
Efficiency of combined application of organic and mineral fertilizers and biological nitrogen on sod-podzolic sandy soil, depending on the type of crop rotation, fertilizer application, and cultivated legume is presented.
Keywords: crop rotation, organic and mineral fertilizers, biological nitrogen, balance ofphosphorus and potassium, humus, soil, productivity.
Оптимальное функционирование агроценозов подразумевает получение стабильно высокой биологической продуктивности сельскохозяйственных культур за счет положительного баланса основных питательных элементов. В условиях значительного роста цен на минеральные удобрения и недостатка органических удобрений резко возросла роль биологических факторов воспроизводства плодородия почв, позволяющих снизить издержки при выращивании сельскохозяйственных культур, в частности использование в севооборотах посевов однолетних и многолетних бобовых и их смесей со злаковыми травами. Они обогащают почву биологическим азотом и служат важным источником органического вещества, в основном лабильных форм, которые определяют эффективное почвенное плодородие.
Для установления закономерностей влияния удобрений и биологического азота на продуктивность агроценозов на опытном поле ВНИИОУ в 2007-2011 гг. проведен полевой трехфакторный опыт, заложенный методом расщепленных делянок. Первый фактор - вид севооборота: 1. Зерновой - однолетние травы, озимая пшеница, яровые зерновые, однолетние травы, озимая пшеница; 2. Зернопропашной - однолетние травы, озимая пшеница, однолетние травы, картофель, ячмень; 3. Зернотравяной - однолетние травы с подсевом многолетних трав, многолетние травы 1 г.п., травы 2 г.п., озимая пшеница, ячмень. Второй фактор - наличие бобовых культур: 1. Без бобовых; 2. 30%-ное насыщение севооборота бобовыми (вика и однолетний люпин в зерновом и зернопропаш-ном севооборотах и клевер в зернотравяном). Третий фактор - уровень интенсивности применения удобрений: 1. Без удобрений; 2. Р35К45; 3. ^^35К45; 4. N4oP35K45 + навоз подстилочный, 10 т/га; 5. Агротехника
возделывания сельскохозяйственных культур предусматривала проведение ежегодной зяблевой вспашки. Подстилочный навоз вносили под озимую пшеницу и картофель.
Почва дерново-слабоподзолистая супесчаная неглубоко контактно-глееватая, со следующими агрохимиче-
скими показателями: рИКС1 5,0-5,9, содержание подвижных форм фосфора (по Кирсанову) 48-112 мг/кг и калия (по Кирсанову) 82-143 мг/кг, гумус 1,2-1,3%.
В целом за ротацию максимальная продуктивность отмечена в зернопропашном севообороте без бобовых, в котором она в среднем на 5,0 ц зерн.ед/га выше, чем в зернотравяном севообороте без бобовых и на 8,1 ц зерн.ед/га, чем в зерновом. По сравнению с контролем прирост продуктивности на фоне полного минерального удобрения в зернопропашном севообороте без бобовых составил 12,7-16,6 ц зерн.ед/га, оплата 1 кг №К - 7,210,6 кг зерн.ед. В зернотравяном севообороте эти показатели были ниже на 11-16%, в зерновом - на 29-44%. Эффективность органоминеральной системы удобрений №0Р35К45 + навоз, 10 т/га) была практически на уровне варианта с эквивалентными дозами минеральных удобрений (^оРбоК9о).
Существенное (3,2-5,3 ц зерн.ед/га) увеличение продуктивности при введении в севооборот бобовых культур наблюдалось лишь в зернотравяном севообороте. Общим для всех севооборотов было снижение на 21 -27% оплаты 1 кг питательных веществ удобрений при возделывании бобовых культур, хотя в среднем продуктивность севооборотов с бобовыми была выше (табл. 1).
Оценка влияния факторов интенсификации на продуктивность агроценоза свидетельствует о том, что при использовании средних доз минеральных удобрений на долю оптимизации структуры севооборота приходится около 40% прироста продуктивности, на долю удобрений - 60%. При увеличении доз удобрений их участие в повышении продуктивности севооборотов возрастает до 68-72%, роль севооборота снижается до 30%. В случае совместного применения минеральных и органических удобрений на долю последних приходится 20% общего прироста урожая.
Для обоснованного использования удобрений в севооборотах, наряду с оценкой агрономической эффективности, необходимо учитывать баланс питательных веществ. Анализ полученных данных показал, что вынос
1. В. пияние комплексного приме на продукти нения удобрений вность севооборс и биологическог »тов о азота
Севооборот (в среднем по Вариант Продуктивность, ц зерн.ед/га Прибавка, ц зерн.ед/га Оплата 1 кг зер кг ДРК, рн.ед.
севообороту) 1 2 1 2 1 2
Зерновой (22,5 ц зерн.ед/га) Без удобрений (контроль) 15,4 18,4
Р35К45 15,3 17,5 -0,1 -0,9 - -
N40^45 22,2 25,2 +6,8 +6,8 5,7 5,7
^0Р35К45 + навоз, 10 т/га 27,1 27,3 +11,7 +8,9 5,1 3,9
^0Р60К90 28,1 28,6 +12,7 +10,2 5,5 4,4
Зернопропашной (29,1 ц зерн.ед/га) Без удобрений (контроль) 20,2 20,1
Р35К45 21,6 24,2 +1,4 +4,1 1,8 5,1
^0Р35К45 32,9 30,6 +12,7 +10,5 10,6 8,8
К40Р35К45 + навоз, 10 т/га 36,8 32,9 +16,6 +12,8 7,2 5,6
^0Р60К90 36,8 34,4 +16,6 +14,3 7,2 6,2
Зернотравяной (26,6 ц зерн.ед/га) Без удобрений (контроль) 16,4 21,7
Р35К45 18,5 22,7 +2,1 +1,0 2,6 1,3
N40^45 27,0 30,2 +10,6 +8,5 8,8 7,1
К40Р35К45 + навоз, 10 т/га 29,4 33,8 +13,0 +12,1 5,6 5,3
^0Р60К90 32,0 33,8 +15,6 +12,1 6,8 5,3
НСР05 (севооборот) 1,42; НСР05 (удобрения) 2,20; НСР05 (для частных различий) 4,48.
Примечание: 1 - севооборот без бобовых культур, 2 - с бобовыми культурами.
питательных веществ с урожаем зависел от уровня минерального питания, вида возделываемых культур, а также наличия в севооборотах однолетних и многолетних бобовых. В контрольных вариантах всех севооборотов без бобовых культур вынос азота и фосфора был практически одинаковым: 127-143 и 63-77 кг/га соответственно; вынос калия в зернопропашном и зернотравя-ном севооборотах был в 1,8-2,0 раза выше, чем в зерновом. На удобренных вариантах вынос питательных элементов возрос в зависимости от дозы и вида удобрений: в зерновом севообороте на 37-86%, зернопропашном -на 62-99, зернотравяном - на 77-124%.
Введение бобовых культур в севообороты существенно увеличило вынос общего азота за счет симбиоти-ческой азотфиксации. На неудобренном варианте и варианте с фосфорным и калийным удобрениями количество биологического азота, дополнительно вынесенного с урожаем полевых культур, в зерновом севообороте
составило 88-93 кг/га, зернопропашном - 55-64 и зерно-травяном - 133-166 кг/га. Применение азотных удобрений, особенно в повышенных дозах, уменьшило размер азотфиксации вследствие изреживания посевов однолетнего люпина и доминирования в травосмесях злакового компонента на удобренных вариантах. В связи с этим снизилось относительное содержание биологического азота в выносе этого элемента с урожаем с 42 до 21 -24% в зерновом, с 29 до 4-10 в зернопропашном, с 50 до 1630% в зернотравяном севообороте. Максимальное количество симбиотического азота, вовлеченного в круговорот агроценоза, получено в результате возделывания клевера двухгодичного использования в составе травосмеси с тимофеевкой.
Баланс фосфора и калия зависел от интенсивности применения удобрений и вида севооборота, то есть состава возделываемых сельскохозяйственных культур (табл. 2).
2. Влияние вида севооборота и интенсивности применения удобрений
на баланс фосфора и калия
Вариант Фосфор Калий
баланс, кг/га интенсив- изменение баланс, кг/га интенсив- изменение
за ро- средне- ность ба- содержания в за рота- средне- ность ба- содержания в
тацию годовой ланса, % почве, мг/кг цию годовой ланса, % почве, мг/кг
Зерновой севооборот
Р35К45 102 20 245 +14 143 29 287 +31
N4,^45 79 16 189 +16 101 20 196 +13
^0Р35К45 + навоз, 10 т/га 189 38 270 +26 259 52 287 +15
^0Р60К90 181 36 252 +22 274 55 270 +17
Зернопропашной севооборот
Р35К45 89 18 202 +11 85 17 160 +9
^0Р35К45 44 9 134 +7 14 3 107 +7
^0Р35К45 + навоз, 10 т/га 164 33 221 +24 223 45 192 +12
^0Р60К90 152 30 203 +10 176 35 165 +10
Зернотравяной севооборот
Р35К45 66 13 163 +12 54 11 135 +6
N40^45 25 5 117 +10 -37 -7 87 -2
^0Р35К45 + навоз, 10 т/га 136 27 185 +32 94 19 135 +10
^0Р60К90 136 27 184 +15 108 22 132 +10
3. Влияние вида севооборота и интенсивности применения удобрений на изменение содержания гумуса, %
Вариант Без бобовых С бобовыми
I II +Л I II +Л
Зерновой севооборот
Без удобрений 1,25 1,07 -0,18 1,25 1,17 -0,08
Р35К45 1,19 1,08 -0,11 1,19 1,07 -0,12
N40P35K45 1,25 1,08 -0,17 1,25 1,15 -0,10
N40P35K45 + навоз, 10 т/га 1,27 1,15 -0,12 1,27 1,28 +0,01
N80P60K90 1,30 1,17 -0,13 1,30 1,21 -0,09
Зернопропашной севооборот
Без удобрений 1,19 1,11 -0,08 1,19 1,13 -0,06
Р35К45 1,20 1,14 -0,06 1,20 1,18 -0,02
N40P35K45 1,24 1,16 -0,08 1,24 1,14 -0,10
N40P35K45 + навоз, 10 т/га 1,25 1,24 -0,01 1,25 1,21 -0,04
N80P60K90 1,30 1,19 -0,11 1,30 1,18 -0,12
Зернотравяной севооборот
Без удобрений 1,21 1,10 -0,11 1,21 1,22 +0,01
Р35К45 1,20 1,18 -0,02 1,20 1,29 +0,09
N40P35K45 1,28 1,14 -0,14 1,28 1,28 -0,05
N40P35K45 + навоз, 10 т/га 1,30 1,20 -0,10 1,30 1,48 +0,18
N80P60K90 1,29 1,16 -0,13 1,29 1,33 +0,04
Примечание: I - начало ротации, II - окончание ротации, +Д - изменение за ротацию
Расчет баланса фосфора показал, что с урожаем его отчуждалось меньше, чем вносилось с удобрениями. Это привело к бездефицитному и положительному балансу фосфора во всех севооборотах. При дозе Р35 среднегодовой баланс был равен 5-16 кг/га, при дозе Р60 - 27-37 кг/га. Интенсивность баланса фосфора за ротацию в зерновом севообороте составила 189-270%, в зернопропаш-ном 134-221 и 117-185% в зернотравяном. Рассчитанные, исходя из баланса, коэффициенты использования фосфора колебались в зависимости от дозы удобрения от 14 до 16% в зерновом, 19-30% в зернопропашном, 2433% в зернотравяном севообороте.
Баланс калия показал, что в зернопропашном и зерновом севооборотах получено превышение поступления этого элемента с удобрениями над выносом его с урожаем. В варианте с К45 оно составило в среднем за год 3-20 кг/га, в вариантах с К90 - 35-55 кг/га. В зернотравяном севообороте баланс калия при внесении К45 был отрицательным из-за высокого выноса его урожаем многолетних трав, при внесении К90 - слабоположительным. Интенсивность баланса в зерновом севообороте составила 196-287%, зернопропашном - 107-192, зернотравяном -87-132%. Коэффициент использования калия, внесенного в составе полного удобрения, в зависимости от вида севооборота и дозы удобрений варьировал от 17 до 20% в зерновом севообороте, 24-32% - в зернопропашном, 38-49% - в зернотравяном.
Баланс фосфора и калия существенно влиял на изменение содержания их подвижных форм в почве. В вариантах с дозой Р60 отмечено достоверное увеличение содержания подвижных форм фосфора в пахотном слое. Максимальное (26-32 мг/кг почвы) повышение величины этого показателя было в варианте с применением подстилочного навоза на фоне средних доз минеральных удобрений. Изменение содержания обменного калия при
внесении 45-90 кг К2О/га при начальном его содержании в почве на уровне 80-140 мг/кг было менее значительным. В зерновом севообороте оно составило 11 -17 мг/кг почвы, в зернопропашном - 7-12, в зернотравяном —210 мг/кг почвы.
На основании результатов хозяйственного баланса и почвенно-агрохимического исследования установлено, что увеличение содержания подвижного фосфора в дерново-подзолистой супесчаной почве при среднем уровне его начального содержания наблюдается при интенсивности баланса свыше 185%. Содержание обменного калия заметно повышалось при интенсивности хозяйственного баланса свыше 200%.
Севооборот - один из важных факторов регулирования процессов накопления и разложения органического вещества и оптимизации уровня эффективного плодородия почвы. Анализ данных позволил установить, что бездефицитный и положительный баланс гумуса за ротацию имел место только в зернотравяном севообороте с двухгодичным использованием злаково-бобовой травосмеси. В остальных севооборотах в разной степени произошло уменьшение содержания общего гумуса в почве. Отмечено также, что возделывание бобовых культур заметно влияло на баланс гумуса в сторону снижения его дефицита. В зерновом севообороте с однолетней злаково-бобовой травосмесью на зеленую массу и люпином на зерно содержание гумуса к концу ротации по сравнению с аналогичным севооборотом без бобовых было выше на 0,05-0,13%, в зернотравяном с однолетними и многолетними злаково-бобовыми травосмесями - на 0,09-0,28%. В зернопропашном севообороте наличие или отсутствие бобовых культур не влияло на величину этого показателя (табл. 3).
На содержание гумуса максимальное влияние оказало комплексное использование органических, минеральных удобрений и биологического азота. При внесении 10 т/га подстилочного навоза на фоне N40P35K45 в зерновом севообороте с бобовыми разница с вариантом с эквивалентными дозами минеральных удобрений составила 0,10% (в пересчете на физическую массу - 3000 кг/га), в зернотравяном с бобовыми - 0,14% (4200 кг/га). В зер-нопропашном севообороте прирост органического вещества за ротацию в варианте N40P35K45 + навоз, 10 т/га относительно варианта N80P60K90 составил 0,08-0,10% (2400-3000 кг/га).
Таким образом, влияние комплексного использования органических, минеральных удобрений и азота бобовых культур в полевых севооборотах на легкой дерново-подзолистой почве определялось структурой севооборота, сбалансированностью применения удобрений, видом возделываемой в севообороте бобовой культуры. Максимальная продуктивность получена в зернопропашном севообороте без бобовых и зерно-травяном севообороте с бобовыми культурами при использовании повышенных доз удобрений в виде одних минеральных или сочетания органических удобрений с минеральными. Лучшим вариантом для оптимизации почвенного плодородия во всех севооборотах был вариант с внесением 10 т/га подстилочного навоза и средних доз NPK.
