АГРОХИМИЯ, 2015, № 8, с. 49-56
УДК 631.81:631.559:631.582.2:631.445.41
ДЕЙСТВИЕ И ПОСЛЕДЕЙСТВИЕ ДЛИТЕЛЬНОГО ВНЕСЕНИЯ МИНЕРАЛЬНЫХ УДОБРЕНИЙ НА ПРОДУКТИВНОСТЬ СЕВООБОРОТА И БАЛАНС МАКРОЭЛЕМЕНТОВ В ЧЕРНОЗЕМЕ ОБЫКНОВЕННОМ
© 2015 г. Е.П. Шустикова, Н.Н. Шаповалова
Ставропольский научно-исследовательский институт сельского хозяйства 356241 Михайловск, Ставропольский край, ул. Никонова, 49, Россия E-mail: sniish@mail.ru
Поступила в редакцию 18.03.2015 г.
Изучено действие (5 ротаций) и последействие (1 ротация) систематического внесения различных доз минеральных удобрений на продуктивность зернопаропропашного севооборота. Выявлено, что применение азота было более рациональным в составе полного минерального удобрения, фосфора - отдельно. Внесение азота и фосфора привело к увеличению их хозяйственного выноса и к лучшему усвоению растениями других веществ за счет активного их использования из естественных запасов. При расчете баланса питательных веществ за длительный период необходимо изучение связи баланса фосфора и калия с агрохимическими свойствами почвы, баланса азота - с ее микробиологической активностью.
Ключевые слова: действие и последействие удобрений, длительное внесение минеральных удобрений, продуктивность севооборота, баланс макроэлементов, чернозем обыкновенный.
ВВЕДЕНИЕ
Величина прибавки урожая от удобрений зависит от целого ряда факторов. На их эффективность влияют свойства почвы, предшественники, погодные условия, способы обработки почвы и т. д. Многочисленными наблюдениями, проведенными в степных зонах, установлено, что продуктивность возделываемых культур, как и эффективность вносимых удобрений, в первую очередь, определяется климатом [1]. Важнейшими результатами положительного влияния удобрительных средств является получение максимальных урожаев, их стабильность и улучшение почвенного плодородия.
Наиболее полную и достоверную информацию о круговороте и балансе питательных веществ в системе почва-удобрение-растение обеспечивает проведение исследований в многолетних полевых опытах с учетом как прямого действия, так и последействия удобрений при изучении изменений показателей плодородия не только верхнего пахотного, но и метрового слоя почвы [2, 3].
Предшествующими наблюдениями установлено, что внесенные питательные элементы, вступая
во взаимодействие с почвенным поглощающим комплексом, подвергаются различным превращениям. При этом фосфор и калий длительное время сохраняются в почве в виде минеральных соединений различной степени растворимости, а азот под воздействием почвенных микроорганизмов переходит в органические формы. Основная доля закрепленного азота (до 90-95%) включается в состав микробной массы. Однако идущие параллельно процессы минерализации постепенно приводят к его высвобождению, в результате чего на протяжении всего периода вегетации растения обеспечиваются усвояемыми азотистыми соединениями [4, 5].
Системы удобрения должны создавать положительный баланс питательных веществ. Соотношение между количеством вносимых с удобрениями макроэлементов и отчуждением их урожаем основной и побочной продукции в разных регионах складывается по-разному [6, 7]. В условиях Центрального Предкавказья проблема влияния систематического внесения удобрений на продуктивность севооборота и баланс К, Р и К изучена недостаточно. В связи с этим на обыкновенном черноземе зоны неустойчивого увлажнения были проведены специальные исследования по выяв-
лению степени действия возрастающих доз азотных и фосфорных удобрений на урожай сельскохозяйственных культур и хозяйственный вынос основных макроэлементов.
Цель работы - определить влияние многолетнего внесения удобрений на продуктивность севооборота и провести расчет баланса азота, фосфора и калия в системе почва-удобрение-растение.
МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЯ
Исследование проведено в длительном полевом опыте, заложенном в 1975 г. под руководством Л.Н. Петровой. Почва опытного участка - чернозем обыкновенный мощный мало-гумусный тяжелосуглинистый. Перед началом исследования для пахотного слоя было характерно невысокое содержание органического вещества (4.3-4.5%), обеспеченность подвижным фосфором -10.4-15.7 мг/кг почвы (по Мачигину) и обменным калием - 174-190 мг/кг. Реакция почвенного раствора была близкой к нейтральной (рННО 7.2-7.3).
В период с 1975 по 2006 гг. проведено изучение действия возрастающих доз (от 30 до 150 кг д.в./га ежегодно) азотных и фосфорных удобрений, внесенных отдельно и на фоне 120 кг д.в./га двух других элементов. С 2006 по 2012 гг. определено последействие внесенных ранее удобрений на продуктивность сельскохозяйственных культур. Исследование вели в 6-польном зернопаропропашном севообороте со следующим чередованием культур: чистый пар-озимая пшеница-озимая пшеница-кукуруза на силос-озимая пшеница-яровые зерновые. За время ежегодного внесения удобрений проведено 5 ротаций, при последействии - одна. В пространстве севооборот был развернут тремя полями, повторность вариантов четырехкратная.
В 1990 гг., в силу разных обстоятельств, в течение 3 лет удобрения не применяли вообще, а внесение калия прекратили после 3-й ротации. В результате кратность внесения азота и фосфора составила 21, калия - 15 раз. Учет урожайности при изучении действия осуществлен 24 раза, поскольку 5 лет из 30 приходились на чистый пар и одно поле ярового рапса (сидеральный пар). Схема опыта, принятая в исследовании, включала 26 вариантов.
Расчет баланса азота проведен по формуле, предложенной в [8], где в приходной части учитывали азот удобрений, внесенный с семенами и накопленный биологическим путем при возделывании в севообороте бобовых культур, в расход-
ной - вынос основной и побочной продукцией и газообразные потери (25% от внесенной дозы). Баланс фосфора и калия определен по разности между поступлением этих элементов с удобрениями и семенами и выносом отчуждаемой с полей частью урожая. Отбор растительных проб на вынос проведен в период полной спелости возделываемых культур. Анализ образцов выполнен по
[9].
Содержание остаточных форм К, Р и К в почве после 5 лет последействия определено согласно существующих ГОСТов: подвижный фосфор - по Мачигину, обменный калий - из той же вытяжки методом пламенной фотометрии, нитратный азот - по Грандваль-Ляжу.
РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ
Анализ продуктивности зернопаропропаш-ного севооборота в сумме за 5 ротаций показал, что увеличение сбора условного зерна зависело от вида внесенных элементов питания, доз их применения и сочетаний в составе полного минерального удобрения (табл. 1, 2).
При систематическом внесении увеличивающихся доз азота в сумме за 5 ротаций величина прироста продуктивности севооборота относительно варианта без удобрений составила 30.095.9 ц з.е./га, что было в 1.1-2.0 раза меньше, чем при использовании Каа в составе полного минерального удобрения. Следовательно, на обыкновенном черноземе применение азотсодержащих удобрений более рационально на оптимальном фосфорно-калийном фоне. При этом в сравнении с эффективностью применения азота отдельно существенно повышалась отдача от каждого 1 кг этого элемента, особенно при систематическом использовании умеренных доз (N30-60 ежегодно). Оплата 1 кг д.в. удобрения составила 7.1-9.5 кг з.е. против 4.5-4.8 кг при внесении азота отдельно (табл. 1).
При сравнении среднегодовых прибавок показано, что большее увеличение эффективности азотных удобрений в период последействия выявлено в вариантах их использования отдельно, где прибавка урожайности составила 5.411.4 ц з.е./га, что было больше, чем на фосфорно-калийном фоне, в среднем в 2.3 раза.
Это было обусловлено в какой-то степени тем, что ежегодное внесение азотных удобрений на черноземах, характеризующихся повышенной микробиологической активностью, способствовало активизации процессов иммобилизации азо-
Таблица 1. Влияние систематического внесения азотных удобрений на прибавку продуктивности севооборота в действии и последействии (среднее для 3-х полей)
Вариант ежегодного внесения К в период действия, кг д.в./га Суммарная прибавка продуктивности в действии (1976-2005 гг.) и последействии (2006-2012 гг.), ц з.е./га Оплата 1 кг азотных удобрений прибавкой, кг з.е. Среднегодовая прибавка продуктивности севооборота, ц з.е./га
действие последействие
к контролю к фону к контролю к фону к контролю к фону
0 (контроль) (910)* (29.7)** (39.7)**
30 30.0 4.8 0.1 5.4
60 56.3 4.5 0.8 7.7
90 76.8 4.1 1.3 9.0
120 89.4 3.5 1.4 11.1
150 95.9 3.0 1.6 11.4
Р120К86 (фон) 165 5.4 7.1
Фон + 30 225 60.1 9.5 7.5 2.1 9.3 2.2
Фон + 60 255 89.4 7.1 8.6 3.2 9.7 2.6
Фон + 90 261 95.3 5.0 8.6 3.2 11.1 4.0
Фон +120 263 98.1 3.9 8.5 3.1 11.9 4.8
Фон +150 266 101 3.2 8.4 3.0 13.0 5.9
Примечание. Продуктивность севооборота в контрольном варианте (без удобрений): *общая, "среднегодовая, ц з.е./га. То же в табл. 2.
Таблица 2. Влияние систематического внесения фосфорных удобрений на прибавку продуктивности севооборота в действии и последействии (среднее для 3-х полей)
Варианты ежегодного внесения фосфора в период действия, кг д.в./га Суммарная прибавка продуктивности в действии (1976-2005 гг.) и последействии (2006-2012 гг.), ц з.е./га Оплата 1 кг фосфорных удобрений прибавкой, кг з.е. Среднегодовая прибавка продуктивности севооборота, ц з.е./га
действие последействие
к контролю к фону к контролю к фону к контролю к фону
0 (910)* (29.7)** (39.7)**
30 102 16.2 2.9 6.6
60 130 10.3 3.8 7.5
90 152 8.0 4.6 8.3
120 169 6.7 4.8 9.9
150 189 6.0 5.6 10.9
Ш20К86 (фон) 147 4.0 10.0
Фон + 30 230 82.7 13.1 6.9 2.9 12.7 2.7
Фон + 60 263 116 9.2 8.3 4.3 12.8 2.8
Фон + 90 273 126 6.7 8.6 4.6 13.1 3.1
Фон + 120 269 122 4.9 8.4 4.4 13.4 3.4
Фон + 150 268 122 3.9 8.2 4.2 14.5 4.5
та и, как отмечено в работе [10], до 90-95% этого элемента включалось в состав микробной массы.
Параллельно идущие процессы минерализации, усиливаясь с течением времени, привели к высокой обеспеченности растений усвояемым азотом в течение всей вегетации при одновременном увеличении подвиж
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.