CC BY
31
УДК 633.8: 631.582
зависимость плодородия почв и продуктивности севооборотов от длительного применения удобрений
O.A. ЦЕЛУЙКО, кандидат сельскохозяйственных наук, ученый секретарь (e-mail:dzni@mail.ru)
В.М. МЕДВЕДЕВА, старший научный сотрудник
Донской зональный научно-исследовательский институт сельского хозяйства, ул. Институтская, 1, пос. Рассвет, Аксайский р-н, Ростовская обл., 346735, Российская Федерация
Резюме. На полях ДЗНИИСХ (Ростовская обл.) в условиях стационарного опыта с 1985по 2015 гг. изучено влияние длительного применения органических, органо-минеральных и минеральных удобрений на продуктивность полевых культур и плодородие чернозема обыкновенного в зернопаропропашных(с люцерной и без) севооборотах. Исследования проведены на фоне трех вариантов внесения удобрений ( четвертый контроль - без удобрений) в трех ротациях севооборотов. Нормы удобрений в действующем веществе зависели от культуры, предшественника и варианта. Стационар развернут всеми полями во времени. Повторность трехкратная с ежегодной перезакладкой в пространстве. Расположение полей и вариантов рендомизированное. Использование пашни без применения удобрений за три ротации 10-ипольного зернопаропропашного севооборота привело к снижению содержания гумуса на 0,1%. Сохранение почвенного плодородия и формированиие урожая озимой пшеницы более 60 ц/га по чистому пару и более 50 ц/га после непаровых предшественников, ярового ячменя - более 38 ц/га возможно при внесении на 1 га площади зернопаропропашного севооборота без люцерны 6 т навоза и N44P3CK24 минеральных удобрений, а в севообороте с люцерной -4 тнавоза и N27P3tK27минеральныхудобрений. Сохранение и улучшение гумусного состояния чернозема обыкновенного в севообороте с люцерной происходит при меньшем уровне применения удобрений, чем в севообороте без этой культуры. Ключевые слова: продуктивность, сельскохозяйственная культура, севооборот, удобрение, гумус.
Для цитирования: Целуйко O.A., Медведева В.М. Зависимость плодородия почв и продуктивности севооборотов от длительного применения удобрений //Достижения науки и техники АПК. 2016. Т. 30. № 2. С. 38-40.
Сложный комплекс показателей плодородия почвы, процессы, протекающие в ней, биологические особенности и специфика агротехники возделывания культурных растений, погодные условия предопределяют, что достаточно правильное представление об эффективности удобрений можно получить только в результате исследований с систематическим их внесением в течение длительного времени [1]. При этом влияние длительного применения минеральных удобрений на агрохимические свойства почвы изучено недостаточно, а имеющиеся данные противоречивы [2-4]. Основной критерий определения эффективности агротехнических мероприятий - урожайность возделываемых культур, которая зависит от многих факторов, в частности от применения минеральных удобрений, способов обработки почвы, структуры севооборота [5]. Лучшие условия питания сельскохозяйственных культур в зернопаропропашном севообороте создаются в случае совместного применения органических и минеральных удобрений [6]. Основным требованием к системе удобрения должно быть эффективное использование достигнутого потенциала плодородия почвы [7].
В этой связи цель наших исследований - изучение влияния длительного применения органических, органо-минеральных и минеральных удобрений в зер-нопаропропашных (с люцерной и без) севооборотах на продуктивность полевых культур и плодородие почвы чернозема обыкновенного.
Условия, материалы и методы. Работа выполнена на базе стационарного опыта ДЗНИИСХ (приазовская сельскохозяйственная зона Ростовской обл.) с 1985 по 2015 гг. Почва экспериментального участка представлена чернозёмом обыкновенным, в пахотном слое которого содержание гумуса составляло 3,59-4,09% (по И.В. Тюрину в модификации С.Н. Симакова), общего азота - 0,24-0,25% (ГОСТ 260107-84). Обеспеченность минеральным азотом (модификация ЦИНАО) - низкая, подвижным фосфором и обменным калием (по Мачиги-ну) - соответственно низкая и средняя.
Климат территории умеренно континентальный, среднегодовое количество осадков 500 мм, температуре воздуха + 10,70С [6].
В работе представлены результаты за 3 ротации севооборотов. Стационар развернут всеми полями во времени. Повторность опытов трехкратная при ежегодной перезакладке в пространстве. Расположение полей и вариантов рендомизированное. В границах стационара было развернуто два десятипольных севооборота: I - чистый пар, озимая пшеница, подсолнечник, озимая пшеница, яровой ячмень, горох, озимая пшеница, кукуруза на силос, озимая пшеница, озимая рожь; II - чистый пар, озимая пшеница, кукуруза на зерно, яровой ячмень + люцерна, люцерна, люцерна, озимая пшеница, кукуруза на силос, озимая пшеница, подсолнечник. В первом севообороте по соображениям экономической целесообразности с 2003 г. озимую рожь заменили подсолнечником, кукурузу на зерно - озимой пшеницей, подсолнечник - озимой рожью.
Схема опыта предусматривала внесение средних доз органо-минеральных удобрений (1), повышенных доз органо-минеральных удобрений (2), повышенных доз органических удобрений (3), а также вариант без удобрений (контроль, 0). Количество вносимых удобрений различалось в зависимости от структуры посевных площадей (табл. 1): во II севообороте, по сравнению с 1-м, применяли меньше азотных и органических удобрений, что обусловлено большей азотфиксирующей способностью и массой, поступающих растительных остатков улюцерны, по сравнению с горохом, а также меньшей долей зерновых культур.
Учет урожайности кукурузы и многолетних трав осуществляли вручную; зерновых, зернобобовых культур и
Таблица 1. Схема внесения удобрений
Вариант
I севооборот
ротация
3
первая I вторая I третья
II севооборот
ротация
первая
вторая
третья
7 т навоза 6 т навоза + 6 т навоза + + N PK NPK NPK
'М2 30 24 44 30 24
7 т навоза + N
43 30 24 11,2 ■
т
навоза + N 1
воза
PK
42 42
т на-
N60P29K29
10,5 т навоза
12 т навоза + N
5 т навоза + N P K
34 36 30
7,6 т навоза + N P K
57 50 44
13,4 т навоза
4 т навоза + N P K
27 31 27
5,6 т навоза + NPK
44 34 34
9,4 т навоза
4 т навоза + NPK
27 31 27 N38
8 т навоза + N
Таблица 2. Продуктивность севооборотов по ротациям, тыс. зерн. ед. /га
Культура
I севооборот В сред-
Фон удобрений озимая пшеница озимая рожь / подсол- кукуруза на зерно / озимая яровой ячмень горох озимая пшеница кукуруза на силос озимая пшеница подсолнечник / озимая нем за ротацию
нечник* пшеница* рожь*
1986-1995 гг.
0 4,94 3,54 3,90 3,31 3,65 4,22 4,01 3,35 3,32 3,42
1 5,65 4,58 4,25 3,97 4,21 4,95 4,60 4,42 3,84 4,05
2 6,14 5,37 4,62 4,53 4,79 5,32 5,18 4,90 4,22 4,51
3 5,65 4,60 4,54 4,08 4,17 4,79 4,74 4,23 3,82 4,06
1996-2005 гг.
0 3,61 2,17 2,38 2,44 2,58 3,05 2,69 2,37 2,95 2,42
1 4,19 3,53 3,04 3,48 2,99 4,13 3,06 3,68 3,63 3,17
2 4,46 3,92 3,29 3,93 3,21 4,48 3,30 4,05 3,90 3,45
3 4,12 3,29 3,02 3,43 3,02 3,96 3,05 3,38 3,43 3,07
2006-2015 гг.
0 4,82 2,35 2,74 2,67 3,06 4,22 3,03 2,61 2,82 2,82
1 5,58 2,71 4,50 3,55 3,57 5,29 3,82 4,56 4,41 3,80
2 5, 76 2,90 4,72 3,81 3,83 5,51 4,19 4,73 5,01 4,05
3 5,56 2,70 4,33 3,47 3,43 5,06 3,77 4,41 4,70 3,74
II севооборот
озимая кукуруза ячмень + люцер- лю- озимая кукуруза озимая подсол-
пшеница на зерно люцерна на церна пшеница на силос пшеница нечник
1986-1995 гг.
0 4,99 3,93 3,19 4,58 2,27 4,50 4,15 3,43 3,56 3,46
1 5,64 4,28 3,77 5,91 2,93 5,35 4,77 4,56 3,95 4,11
2 6,17 4,68 4,23 6,50 3,24 5,67 5,23 4,97 4,38 4,50
3 5,60 4,41 3,68 5,71 2,83 5,16 4,88 4,25 3,95 4,05
1996-2005 гг.
0 3,73 2,96 2,45 3,74 1,92 3,39 3,03 2,72 3,07 2,70
1 4,22 3,45 3,01 4,70 2,42 3,94 3,36 3,71 3,65 3,25
2 4,62 3,73 3,26 5,00 2,49 4,46 3,56 4,10 3,84 3,51
3 4,23 3,41 2,86 4,49 2,27 3,91 3,30 3,56 3,54 3,16
2006 -2015 гг.
0 4,90 3,77 2,51 3,09 3,12 4,41 3,17 3,16 2,29 3,04
1 5,79 4,28 3,41 4,01 3,79 5,05 3,65 4,58 2,80 3,74
2 6,05 4,78 3,34 4,20 3,96 5,51 3,98 4,82 3,03 3,97
3 5,63 4,34 3,03 3,96 3,82 5,06 3,69 4,42 2,79 3,67
* с 2003 г. озимая рожь была заменена подсолнечником, кукуруза на зерно - озимой пшеницей, подсолнечник - озимой рожью.
подсолнечника - по результатам поделяночной уборки комбайном Сампо 500; математическую обработку данных выполняли методом дисперсионного анализа однофактор-ного опыта по Б.А. Доспехову с использованием программ статистической обработки Excel [8-10].
результаты и обсуждение. В первой ротации I севооборота в контроле без удобрения средняя продуктивность культур составила 3,42 тыс. зерн. ед./га (табл. 2), II севооборота - 3,46 тыс. зерн.ед./га; при внесении средних доз удобрений (вариант 1) - она возрастала соответственно на 18 и 19%, повышенных доз (вариант 2) - на 32 и 30%, то есть в обоих севооборотах примерно на одинаковые величины (НСР05 в среднем за севооборот без люцерны -130 зерн. ед./га, с люцерной - 200 зерн. ед./га). Большую отзывчивость на удобрения проявили озимая рожь и озимая пшеница после кукурузы: прибавки от средних доз удобрений - 29-33%, от повышенных - 45-52%. Меньше других культур реагировали на улучшение условий минерального питания кукуруза на зерно - прибавки 9 и 18% к контролю, а также озимая пшеница по чистому пару - 13-14 и 24%, соответственно. Оплата внесения удобрений в I севообороте составила 3,2-3,6 кг зерна на 1 кг д.в. удобрений, во II - 3,3-4,1 кг с наибольшими значениями в вариантах с повышенными дозами органо-минеральных удобрений.
Во второй ротации средняя продуктивность культур в контроле в I севообороте снизилась, по сравнению с первой, на 29%, во II-ом несколько меньше - на 22%; при внесении удобрений - одинаково (на фоне средних доз - на 21-22%, повышенных - на 22-24%). В среднем за ротацию севооборотов НСР05 для этого показателя составила 180-140 зерн. ед./га. Среди культур севооборота без применения удобрений имело место значительное
сокращение урожайности озимой ржи и подсолнечника - на 39%, особенно в те годы, когда рожь возделывали после озимой пшеницы по кукурузе (на 44%). В первые семь лет второй ротации (как и в течение всей первой) её размещали после озимой пшеницы по пару, и в эти годы урожайность снижалась на 36%. Причиной такого уменьшения продуктивности может быть снижение количества осадков, которое в весенне-летний период второй ротации севооборотов было меньше, чем в первой, на 15%, что повлияло на яровые культуры [1]. При этом среднегодовая сумма осадков в годы первой ротации составляла 583 мм, второй - 654, третьей - 500 мм.
Использование органо-минеральных удобрений в повышенных дозах способствовало наибольшему увеличению окупаемости: в первом севообороте - до 4,8 кг зерна/кг д.в., во втором - до 4,3 кг зерна/кг д.в.
Во многом уменьшение продуктивности культур и рост эффективности удобрений во второй ротации связаны со снижением плодородия чернозема обыкновенного, прежде всего обусловленного уменьшением содержания гумуса и ухудшением его качественного состава [1].
В третьей ротации средняя продуктивность культур в контроле в I севообороте снизилась, по сравнению с первой, на 17,5%, во 11-м - на 11%. Внесение органо-минеральных удобрений в средних дозах (вариант 1) увеличило продуктивность культур относительно контроля на 22-34%, повышенных органо-минеральных (вариант 2) - на 3043%, повышенных органических (вариант 3) - на 21 -32% с меньшими величинами в севообороте с люцерной (НСР05 в I севообороте - 230, во II - 290 зерн. ед./га). Оплата внесения удобрений в третьей ротации была наибольшей за весь период исследований и изменялась аналогично предыдущим
Таблица 3. Гумус в пахотном слое почвы,%
Вариант 1985 г. 1995 г. 2005 г. 2015 г.
гумус, % углерод (Собщ), % гумус, % углерод (С0бщ), % гумус, % углерод (Собщ), % гумус, % углерод (Собщ), %
0 4,03 2,34 3,95 севооборот 2,29 3,93 2,28 3,94 2,28
1 - - 4,09 2,37 4,13 2,40 4,20 2,44
2 - - 4,19 2,43 4,12 2,39 4,20 2,44
3 - - 4,40 2,55 4,35 2,52 4,37 2,53
0 4,14 2,40 II севооборот 4,09 2,37 4,04 2,34 4,04 2,28
1 - - 4,19 2,43 4,16 2,41 4,32 2,51
2 - - 4,26 2,47 4,35 2,52 4,45 2,58
3 - - 4,33 2,51 4,22 2,45 4,33 2,51
годам: в I севообороте - 4,6-21,2 кг зерна на 1 кг д.в. удобрений, во II - 4,8-24,5 кг зерна на 1 кг д.в. удобрений.
В исходной почве I севооборота содержание гумуса в пахотном слое составляло - 4,03%, II севооборота - 4,14% (табл. 3). За первую ротацию его содержание в контроле уменьшилось до 3,95 и 4,09% соответственно. Для сохранения количественных показателей гумуса на исходном уровне потребовалось внесение на 1 га севооборота без люцерны 7 т навоза + N^3,^, в севообороте с люцерной - 5 т навоза + ^4Р36К30. Большее изменение содержания гумуса в положительном направлении обеспечила органическая система удобрения, предусматривающая внесение 15 и 13,4 т/га навоза, соответственно, на фоне которой оно возросло на 0,37 и 0,19%. Таким образом, сохранение и улучшение гумусного состояния чернозема обыкновенного при наличии в структуре посевных площадей люцерны происходит при меньшем применений удобрений, чем в севообороте без этой культуры.
Во второй ротации в контроле содержание гумуса в севообороте без люцерны снизилось до 3,93%, в случае
наличия этой культуры - до 4,04%. Применение удобрений повышало содержание органического вещества в почве на 0,32%, благодаря большему, по сравнению с контролем, поступлению нетоварной части урожая, корневых и пожнивных остатков.
В третьей ротации содержание гумуса на фоне естественного плодородия почвы уменьшилось на 0,09-0,10%. В вариантах с внесением удобрений за указанный период количество гумуса в пахотном слое почвы практически не изменилось.
выводы. Использование пашни в течение трех ротаций десятипольного зернопаропропашного севооборота без применения удобрений привело к снижению содержания гумуса на 0,10%. Сохранение почвенного плодородия и получение урожая озимой пшеницы более 60 ц/га по чистому пару, более 50 ц/га после непаровых предшественников, более 38 ц/га ярового ячменя возможно при внесении на 1 га площади зернопаропропашного севооборота без люцерны 6 т навоза и ^4Р30К24 минеральных удобрений, в севообороте с люцерной - 4 т навоза и ^7Р31К27 минеральных удобрений. Устойчиво высокую продуктивность пашни и сохранение плодородия можно обеспечить в севооборотах с оптимальным соотношением и чередованием культур. Поддержание и улучшение гумусного состояния чернозема обыкновенного в севообороте с люцерной происходит при меньшем уровне применения удобрений, чем в случае отсутствия этой культуры в структуре посевных площадей.
Литература.
1. Эффективность систематического внесения удобрений в севооборотах различной конструкции / И.М. Шапошникова, А.В. Лабынцев, Д.С. Игнатьев, В.И. Медведева//Матер. науч.-практ. конф. Рассвет: Донской зональный НИИСХ, 2006. 220-226 с.
2. Муха В.Д., Лазарев В.И. Изменение физико-химических свойств чернозема типичного при его длительном сельскохозяйственном использовании //Агрохимия. 2003. №1. С. 5-7.
3. Тютюнов С.И., Воронин А.Н., Никитин В.В., Соловиченко В.Д. Влияние длительного применения удобрений на динамику калия в черноземе типичном //Земледелие. 2014. №8. С. 18-20.
4. Шеуджен А.Х., Онищенко Л.М., Исупова Ю.А. Влияние длительного применения удобрений на физико-химические и агрохимические свойства почвы, урожайность и качество сои // Плодородие. №1. С. 26-28.
5. Целуйко О.А., Медведева В.И. Влияние агроприемов на урожайность культур зернотравяных севооборотов/Известия Оренбургского ГАУ. № 4 (42). 2013. С. 230-233.
6. Целуйко О.А., Пасько С.В., Медведева В.И. Эффективность систематического длительного внесения удобрений в зер-нопаропропашном севообороте на черноземе обыкновенном// Земледелие. №7. 2015. С. 11-13.
7. Наумченко Е.Т., Ковшик И.Г., Науменко А.В. Зерновая продуктивность сои и пшеницы в севообороте при длительном внесении удобрений// Земледелие. 2015. №4. С. 19-20
8. Доспехов Б.А. Методика полевого опыта. М.: Агропромиздат, 1985. 351 с.
9. Методика государственного сортоиспытания сельскохозяйственных культур. М.: Колос, 1971. 248 с.
10. Практикум по агрохимии (под. ред. В.Г. Минеева). М.: Изд-во МГУ, 2001. 689 с.
DEPENDENCE OF SOIL FERTILITY AND PRODuCTIVITY OF CROP ROTATIONS ON THE LONG APPLICATION OF FERTILIZERS
O.A. Tseluyko, V.I. Medvedeva
Don Zonal Research Institute of Agriculture, ul. Institutskaya, 1, pos. Rassvet, Aksayskiy r-n, Rostovskaya obl., 346735, Russian Federation
Summary. The influence of long application of organic, organic-mineral and mineral fertilizers on productivity of crops and fertility of ordinary chernozem in cereal-fallow-row (with alfalfa and without it) crop rotations was studied in 1985-2015. The test was carried out on the fields of the Don Zonal Research Institute of Agriculture (Rostov region) under conditions of the stationary experiment. The study was carried out against the background of three variants of fertilizers (the fourth is the control without fertilizers) in three rotations of the crop rotations. Fertilizer doses depended on the crop, preceding crop and the variant. The station was deployed in time. The replication is triple with annual laying in space. The order of fields and variants was random. The use of arable land without fertilizers during three rotations of 10-field cereal-fallow-row crop rotation caused the decrease in humus content by 0.1%. The maintenance of soil fertility and formation of more than 6 t/ha of winter wheat grain after bare fallow and 5 t/ha after non-fallow preceding crops and 3.8 t/ha of spring barley grain is possible with application of 6 t/ha of manure and N44P30K24 per 1 ha of cereal-fallow-row crop rotation without alfalfa and 4 t/ha of manure and N27P31K27 in the crop rotation with alfalfa. The maintenance and improvement of humic state of ordinary chernozem in the crop rotation with alfalfa is possible at a lower level of fertilizer application, than without this crop. Keywords: productivity, crop, crop rotation, fertilizer, humus.
Author Details: O.A. Tseluyko, Cand. Sc. (Agr.), academic secretary (e-mail:dzni@mail.ru); V.I. Medvedeva, senior research fellow. For citation: Tseluyko O.A., Medvedeva V.I. Dependence of Soil Fertility and Productivity of Crop Rotations on the Long Application of Fertilizers. Dostizheniya nauki i tekhnikiAPK. 2016. V. 30. № 2. Pp. 38-40 (In Russ.).
