Программой дальнейшего развития АПК до 2020 года увеличение объемов производства сельскохозяйственной продукции намечено осуществить за счет интенсификации отрасли, достижений научно-технического прогресса, сохранения и рационального использования почвенного плодородия.
Накопленные данные обеспечивают переход от качественной оценки влияния удобрений и агрохимических свойств почвы на величину урожая и его качества к количественной оценке, установлению общих закономерностей эффективности удобрений в различных условиях влагообеспеченности, в севооборотах различного сельскохозяйственного назначения [1,2,3,4].
Материалы и методы проведения исследований. Исследования проводили на обыкновенных черноземах с содержанием гумуса (по Тюрину) – 4,32-4,52%, подвижных фосфатов (по Чирикову) – 147-157 мг/кг, обменного калия – 296-308 мг/кг почвы, рНсол – 6,8-7,2.
Работа выполнена в стационарных полевых опытах в 4-польном (1996-2008 гг.) и 6-польном (2008-2014 гг.) севооборотах.
Обсуждение результатов. Изменение свойств почвы изучалось при дифференцированном и комплексном применении органических и минеральных удобрений, при различном насыщении севооборотов элементами биологизации земледелия (сидераты, многолетние бобовые травы).
Для сравнения был принят зернопаровой севооборот, специализированный на производстве зерна: чистый пар – озимая пшеница – яровая пшеница – ячмень.
В годы исследований на варианте без удобрений продуктивность озимой пшеницы составила 2,72 т/га, припосевное удобрение и подкормки повысили продуктивность культуры до 2,97 т/га, расчетные дозы удобрений – до 3,16 т/га. В благоприятные годы (1999-2002 гг.) урожайность по вариантам опыта составила 2,82-4,24 т/га.
Урожай зерна яровой пшеницы на варианте без удобрений составил 1,56 т/га, при внесении удобрений – 1,71-1,87 т/га. Наибольшие урожаи культуры составили 2,35-2,96 т/га.
Установлено, что наиболее отзывчивой на удобрение культурой в опытах является ячмень. Прибавки урожая при этом составили от 0,27 до 0,97 т/га.
В сидеральном севообороте: пар сидеральный – яровая пшеница – кукуруза – яровая пшеница урожай яровой пшеницы составил 1,46-1,58 т/га и был наибольшим при внесении расчетных доз удобрений – 1,86-2,09 т/га. Кукуруза сформировала урожай зеленой массы на уровне 29,51-37,35 т/га.
Использование в севообороте сидеральных культур повышало эффективность минеральных удобрений. Прибавки урожаев от удобрений возросли с 0,07-0,26 т/га (зернопаровой севооборот) до 0,16-0,38 т/га (сидеральный севооборот).
В зернотравяном севообороте урожайность яровой пшеницы на контрольном варианте без удобрений в сравнении с зернопаровым и сидеральным севооборотами вследствие положительного влияния эспарцета на питательный режим почвы возросла на 0,08-0,20 т/га. Оплата питательных веществ удобрений составила 2,33-4,00 кг/кг д.в. туков.
Продуктивность пашни определялась составом культур в севообороте и действием удобрений. В годы исследований наибольшая среднегодовая продуктивность пашни установлена по зернотравяному севообороту (от 2,74 на контроле до 3,33 т/га КЕ при внесении расчетных доз удобрений). Несколько меньшим выход продукции с единицы площади был в сидеральном севообороте (2,15-2,75 т/га КЕ).
Среднегодовая продуктивность зернопарового севооборота в опытах составила 1,81-2,30 т КЕ с 1 га, однако выход зерна с единицы площади при этом был наибольшим – 1,57-2,00 т/га.
Полученные данные показали, что систематическое применение удобрений неоднозначно действует на содержание гумуса в почве. На удобренных делянках сохраняется более высокий уровень органического вещества по всем вариантам опыта.
Более интенсивно процессы минерализации гумуса происходили при использовании умеренных доз органических и минеральных удобрений: убыль гумуса за период наблюдений составила от 0,54% (N315P215K135 за ротацию) до 0,59% (30 т навоза за ротацию).
На неудобренном фоне содержание гумуса за тот же период по сравнению с исходным уровнем снизилось на 0,61%. Ежегодные потери его при этом составили 1,017 т/га.
Положительное влияние минеральных удобрений на запасы гумуса в почве происходит за счет большего накопления органических остатков на удобренных вариантах. За годы исследований количество гумуса уменьшилось на 0,54%или на 900 кг/га ежегодно, т.е. за счет корневых и пожнивных остатков ежегодные потери гумуса сократились на 117 кг/га.
В наших опытах ежегодное восстановление гумуса составило 0,490 т/га. За три ротации севооборота поступление органических остатков при этом превышало контроль (без удобрений) на 7,0 т или на 0,39 т ежегодно. Внесение совместно органических и минеральных удобрений повысило восстановление гумуса с 0,548 т/га при минеральной системе до 1,167 т/га по варианту 10 т/га навоза + N52,5P37,5K22,5 ежегодно. Большее восстановление гумуса при внесении удобрений за счет пожнивно-корневых остатков маскирует истинное количество минерализованного гумуса, что приводит некоторых исследователей к выводу о меньшей минерализации органического вещества на удобренных делянках.
В нашей работе установлено, что без удобрения коэффициент минерализации гумуса обыкновенных черноземов равен 1,15% в год от исходного содержания. При внесении навоза этот показатель был равен 1,3-1,5%; навоза и минеральных удобрений - 1,3 %. Минеральные удобрения не оказали заметного влияния на минерализацию гумуса в условиях Заволжья.
Расчеты, проведенные на основании полученных данных, показали, что при содержании в почве 4,35-4,52% гумуса для поддержания бездефицитного баланса гумуса необходимо внесение навоза 6,7-8,0 т/га ежегодно.
Во всех опытах, несмотря на невысокое использование азотных удобрений, под их влиянием значительно возрастает урожай и общий вынос азота. Однако основная роль в азотном питании растений принадлежит азоту почвы (73-86%).
Неучтенные потери азота мало изменялись во времени, составляли 14-18% и были максимальными для нитратной формы азота.
Полученные показатели прихода и расхода азота были использованы нами при составлении баланса питательных веществ в экспериментальном севообороте. За счет естественных факторов вынос азота возмещался на 33,2%. Несимбиотическая фиксация азота в опытах в среднем за годы исследований составила 16,7 кг в год.
В среднем за 1 год дефицит фосфора в почве составил 6,9-20,2 кг/га, калия – 0,7-6,8 кг/га.
Практически бездефицитный баланс фосфора сложился при внесении минеральных удобрений: интенсивность баланса составила 100,9%. Однако вынос фосфора из удобрений был равен всего 30,4%. Внесенные минеральные удобрения способствовали повышению подвижности фосфора почвы, что использовали растения в течение вегетации, «остаточный» в почве фосфор переходил в менее подвижные формы. При данной в опыте дозе удобрений между этими двумя процессами наступал баланс.
В наших опытах, несмотря на хорошую обеспеченность почв калием, при систематическом применении удобрений в севообороте калий переходит во второй минимум при посеве кукурузы и яровой пшеницы.
Применение минеральных удобрений компенсировало всего 26,0% выноса с урожаем калия. Среднегодовое уменьшение обменного калия в почве за период исследований составило 0,7-6,8 кг/га.
Полученные в опытах данные позволили вычислить эффект мобилизации необменного калия почвы. В среднем за год без применения удобрений переход труднообменного калия в обменный, а затем в водорастворимый составил 54 кг/га, при внесении удобрений - 50-57 кг/га. Наиболее активно эти процессы проходили при внесении навоза, что объясняется положительным влиянием аммония на высвобождение калия почвы.
Однако для практических целей агрохимической службы важным является установление количественных изменений в показателях почвенного плодородия после уборки урожая. Это необходимо для установления уровней применения удобрений с высокой их окупаемостью, а также прогноза урожаев и изменения параметров плодородия черноземных почв.
Полным корреляционным анализом установлено, что взаимосвязь мобилизационных возможностей почвы с содержанием подвижных форм азота, фосфора и калия носит криволинейный характер, отражаемый корреляционным отношением.
В опытах установлена тесная взаимосвязь содержания в почве подвижного фосфора весной с осадками сентября-октября (η = 0,85).
Количество обменного калия в почве в средней степени зависит от количества
осадков и температуры сентября-октября (η = 0,47), а также от количества осадков в ноябре-марте и температуры апреля (η = 0,41).
Результаты расчетов показывают, что на изменение подвижных форм фосфора и калия влияет, прежде всего, количество осадков в сентябре-октябре предшествующего года. Причем изменения эти под воздействием агрометеорологических факторов имеют вид логарифмических кривых.
Наличие высокой корреляции между этими показателями позволяет определить ожидаемое содержание подвижных форм фосфора и калия ко времени начала вегетации сельскохозяйственных культур и дает основание на корректировку доз удобрений в период их внесения (при основной обработке почвы).
Процессы мобилизации питательных веществ в почве происходят и в зимние месяцы, на что указывает высокое корреляционное отношение между осадками и температурой ноября-марта и изменениями в содержании подвижного фосфора и нитратов в пахотном слое. Эти закономерности необходимо учитывать при разработке энергоресурсосберегающих технологий возделывания сельскохозяйственных культур.
Выводы. Результаты наших исследований дают возможность разработать методы регулирования сбалансированного питания растений в конкретных почвенно-климатических условиях. Точное знание количества вовлекаемых растениями в жизненный цикл элементов питания и определение составляющих их баланса, позволяет объективно оценить системы удобрения, сориентировать их на получение высоких урожаев и повышение плодородия почв.
Литература:
- Воробьёв, С.А. Раздельное и совместное действие севооборотов и удобрений / С.А. Воробьёв // Агрономические основы специализации севооборотов. – М.: Агропромиздат, 1987. – С. 11-17.
- Горянин, О.И. Агрохимические свойства чернозема обыкновенного при биологизации систем воспроизводства почвенного плодородия в Среднем Заволжье / О.И. Горянин, А.П. Чичкин, Б.Ж. Джангабаев // Вестник Саратовского ГАУ. 2012. №12. С. 17-22.
- Максютов, Н.А. Повышение плодородия почвы, урожайности и качества продукции сельскохозяйственных культур в полевых севооборотах степной зоны Южного Урала / Н.А. Максютов, В.М. Жданов, Р.Р. Абдрашитов.: Оренбург, 2012. С. 104-111, 141-169, 175-190.
- Сычев, В.Г. Фосфатный режим почв земель сельскохозяйственного назначения: Бюл. Географической сети опытов с удобрениями / В.Г. Сычев, М.П. Листова, Н.А. Кирпичников и др.: ВНИИА. – М., 2011. – Вып. 11. – 64 с.
