Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему
БАЛАНС ПИТАТЕЛЬНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ КАК ПОКАЗАТЕЛЬ ПРОДУКТИВНОСТИ КУЛЬТУР И ПЛОДОРОДИЯ ДЕРНОВО-ПОДЗОЛИСТЫХ ПОЧВ И ЧЕРНОЗЕМОВ
ВАК РФ 06.01.04, Агрохимия
Автореферат диссертации по теме "БАЛАНС ПИТАТЕЛЬНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ КАК ПОКАЗАТЕЛЬ ПРОДУКТИВНОСТИ КУЛЬТУР И ПЛОДОРОДИЯ ДЕРНОВО-ПОДЗОЛИСТЫХ ПОЧВ И ЧЕРНОЗЕМОВ"
/-35Ж
На правах рукописи
КИРИЛЛОВА Галина Борисовна
БАЛАНС ПИТАТЕЛЬНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ КАК ПОКАЗАТЕЛЬ ПРОДУКТИВНОСТИ КУЛЬТУР И ПЛОДОРОДИЯ ДЕРНОВО-ПОДЗОЛИСТЫХ ПОЧВ И ЧЕРНОЗЕМОВ
Специальность 06.01.04 - агрохимия
АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени . доктора сельскохозяйственных наук
Москва 2005
Работа выполнена в Московской сельскохозяйственной академия им. К.А. Тимирязева, Вологодской государственной молочнохозяйственной академии им. Н.В. Верещагина и Башкирском государственном аграрном университете.
Научный консультант; доктор сельскохозяйственных наук,
профессор, заслуженный деятель науки Российской Федерации Жуков ЮрмЙ Петрович
Официальные оппоненты: доктор сельскохозяйственных
наук, профессор
Ш ельников Игорь Александрович
доктор сельскохозяйственных наук Шафран Станислав Аронович доктор биологических наук Никита шен Владимир Иванович
Ведущая организация: Московский государственный
университет им. М.В. Ломоносова
Защита состоится » октября 2005 г.
в 14 часов на заседании диссертационного совета Д 006.049.01 в Научно* исследовательском институте сельского хозяйства Центральных районов Нечерноземной зоны.
Адрес: 143026, Московская область, Одинцовский район, п. Немчиновка 1, ул. Калинина, дом 1,
С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке институт Автореферат разослан « 9 », СЛНЩхЛк^ 2005 г.
а¡А
Ученый секретарь
диссертационного совета ( 1 ///£<- А.С. Мерзликкн
ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
Актуальность проблемы. Применение удобрений, как правило, всегда является важнейшим фактором получения высоких н стабильных урожаев сельскохозяйственных культур хорошего качества, предотвращения снижения плодородия почв и их деградации.
При дефиците удобрений и высокой их стоимости повышение урожайности сельскохозяйственных культур и продуктивности севооборотов с одновременной оптимизацией плодородия почв требует разработки таких систем удобрения, которые сводили бы к минимуму непроизводительные расходы и позволяли максимально использовать природный потенциал и применяемые удобрения. При такой оптимизации доз, видов, сроков, способов И соотношений удобрений с учетом биологических потребностей культур, почвенно-кдиматических условий, фитосанитарной обстановки посевов эффективность удобрений значительно возрастает и в плане воздействия на величину и качество получаемой продукции, и на агрохимические показатели плодородия почв.
Несмотря на то, что за последнее десятилетие уровень химизации земледелия снизился в несколько раз, агроэкологииеская ситуация в производстве сельхозпродукции остается напряженной. Несоответствие уровней получаемых урожаев дозам внесенных удобрений, наряду со значительным снижением эффективности их применения, может вызвать или загрязнение сельско-хозяйственной продукции, почв и природных вод, или ухудшение качества продукции и чрезмерное падение плодородия почв. В связи с этим необходима комплексная оценка технологий возделывания сельскохозяйственных культур и разработка агроэколошческих прогнозов.
Агроэкологическая, а также агрономическая и экономическая оценка технологий возделывания сельскохозяйственных культур и всех объектов конкретного агроценоза может осуществляться по результатам баланса питательных элементов.
Теоретические основы баланса питательных элементов как показателя обоснованности и правильности любой системы удобрения заложили ученый ЮЛибих и академик Д.Н. Прянишников. Научно-методический подход к использованию этого показателя, выраженного через балансовые коэффициенты, для определения степени соответствия продуктивности культур при существующей технологии их возделывания плодородию почв, а также для агроэкологического анализа состояния и перспектив применения удобрений, мелиорантов, средств зашитй растений друрнх —элементов технологий, влияющих на урожайность и кг чество пр(1}^кцйнМшдородя»
.... опрЬ^^кцйнМшД-, ._. фонд ьзучпой литературы
ко - /-УКУ^Г
почв и состояние других объектов окружающей среды был предложен ЮЛХЖуковым. Кроме того, результаты баланса питательных элементов, выражен-ные через деффнрен цирован ные балансовые коэффициенты, позволяют разрабатывать системы удобрений, обеспечивающие получение возможных урожаев с одновременным регулированием показателей эффективного плодородия почв и соблюдением требований охраны окружающей среды.
В связи с этим для проведения квалифицированного агроэкологического анализа технологий возделывания культур, а также разработки систем удобрения, позволяющих получать возможные урожаи культур хорошего качества и наиболее рационально использовать природно-экономические ресурсы нужно проверить, уточнить и частично разработать параметры, необходимые в конкретных почвенно-климатических и производственных условиях разных регионов страны.
Цель н задачи исследований. Целью исследований явилось определение степени соответствия продуктивности культур плодородию почв при фактической обеспеченности посевов удобрениями в конкретных производственных условиях на дерново-подзолистых почвах и черноземах и разработка систем удобрений, позволяющих получать возможную или плановую урожайность культур хорошего качества при соответствующей обеспеченности удобрениями с одновременным регулированием показателей эффективного плодородия почв.
Дня достижения поставленной цели решали ряд задач;
1. Рассчитать баланс элементов питания (балансовые коэффициенты) в исследуемых почвах при разной насыщенности посевов удобрениями и установить влияние его результатов на продуктивность культур и агрохимии-ческие свойства почв.
2. Определение прогнозного и фактического изменения показателей обеспеченности дерново-подзолисгых почв и черноземов питательными элементами в исследуемых хозяйствах и в длительном опыте.
3. Определение возможной урожайности культур в хозяйствах при оптимизации соотношений между азотом фосфором и калием в удобрениях для возделываемых культур и соответствующем уровне плодородия почвы в пределах имеющихся ресурсов удобрений.
4. Определение степени соответствия фактической урожайности культур плодородию почв, количеству и качеству применяемых удобрений в хозяйствах Вологодского района Вологодской области и Чекмагушевского района Республики Башкортостан,
5. Теоретически обосновать и экспериментально проверить возможности получения плановой продуктивности культур в севообороте с одновременным
регулированием обеспеченности дерново-подзолистой почвы питательными элементами:
5.1. Определить уровни, структуру урожайности возделываемых культур и продуктивность севооборота по всем вариантам опыта за 2 рота-ции севооборота.
5.2. Определить основные показатели качества продукции за отдельные годы и в среднем за 2 ротации севооборота при разной насыщенности удобрениями.
5.3. Рассчитать влияние удобрений, погодио-агротехнических условий и случайных факторов на колебания урожайности, показателей качества продукции анализировавшихся культур в хозяйствах и за 2 ротации севооборота в опыте,
5.4. Определить действие удобрений на использование культурами элементов питания из удобрений и почвы (вынос, балансовые коэффициенты) в хозяйствах и за 2 ротации севооборота.
5.5. Определить динамику изменений некоторых физико-химических показателей, содержания гумуса и некоторых форм азота, фосфора и калия в почвах при разной насыщенности удобрениями в хозяйствах и за 2 ротации севооборота.
6. Определение направленности и темпов изменения обеспеченности элементами питания дерново-подзолистых почв и черноземов в хозяйствах и в опыте при имевшихся уровнях плодородия их и насыщенности посевов удобрениями.
7. Определение агрономической и энергетической эффективности применявшихся систем удобрения в хозяйствах Вологодского района Вологодской области, Чекмагушевского района Республики Башкортостан и в длительном опыте.
Научная новизна. Получены новые экспериментальные результаты получения возможных и фактических урожаев культур в исследовавшихся хозяйствах и в длительном опыте при внесении удобрений в рассчитанных с помощью балансовых коэффициентов дозах. В условиях Вологодской области на дерново-подзолистых почвах уточнены величины выноса азота, фосфора и калия единицей урожая основной с соответствующим количеством побочной продукции возделывавшихся культур и балансовых коэффициентов использования питательных элементов из удобрений и почвы при внесении удобрений в различных видах н дозах. Проведено изучение зависимости изменений обеспеченности разными формами азота, фосфора, калия и некоторых физико-химических показателей в слое почвы 0-100 см при минеральной и органно-минеральноЙ системах с разной насыщенностью удобрениями от баланса питательных элементов.
Для исследовавшихся хозяйств, расположенных на дерново-подзолистых почках и черноземах, проведена агроэкологическая, агрономическая и энергетическая экспертиза состояния и перспектив применения удобрений, мелиорантов и других элементов технологий, влияющих на урожайность и качество продукции, плодородие почв н состояние других объектов окружающей среды.
На легко- и среднесуглинистых дерново-подзолистых почвах, типичных и выщелоченных черноземах в конкретных производственных и опытных условиях уточнены нормы затрат питательных элементов удобрений и почв, вызывающие изменения содержания подвижных форм фосфора и калия на 10 мг/кг почвы в зависимости от результатов баланса этих элементов.
Положения, выносимые иа защиту:
- возможности получения плановой или возможной урожайности культур хорошего качества с одновременной оптимизацией плодородия почв при применении удобрений в дозах, рассчитанных с помощью балансовых коэффициентов использования удобрений;
- балансовые коэффициенты использования питательных элементов почв и удобрений — как относительный показатель баланса элементов, продуктивности культур и плодородия дерново-подзолистых почв и черноземов при существующей насыщенности посевов удобрениями;
- изменения обеспеченности дерново-подзолистых почв и черноземов некоторыми формами азота, фосфора и калия, а также ряда физико-химических показателей при разной насыщенности посевов удобрениями;
- определение степени соответствия фактической урожайности культур плодородию почв и принятой системе удобрений в хозяйствах на дерново-подзолистых почвах и черноземах;
- расход питательных элементов удобрений и вынос их да почв, вызывающие изменения содержания подвижных форм фосфора и калия на 10 мг/кг в дерново-лодзолистых почвах и черноземах в зависимости от результатов баланса этих элементов.
Практическая значимость работы заключается в разработке научно-обоснованной системы удобрения в севообороте на средкеокультуренных дер ново-подзо л истых почвах Северной части Нечерноземной зоны для получения среднемноголетних урожаев зеленой массы горохо-овсяной смеси -216, озимой ржи — 37, картофеля -196 и ячменя - 40 ц/га с одновременным регулированием исследовавшихся показателей эффективного плодородия почв.
Уточнены значения балансовых коэффициентов использования удобрений для определения оптимальных доз в севообороте за каждую ротацию, которые в зависимости от обеспеченности удобрениями могут составлять по
азоту 110-120%, по фосфору 95-130% и по калию 100-200%.
Дня каждого анализируемого хозяйства разработаны оптимальные системы удобрения сельскохозяйственных культур, способствующие более рациональному использованию природио-экономических ресурсов с соблюдением постоянно возрастающих требований к количеству и качеству получаемой продукции, охране и улучшению плодородия почв И других объектов окружающей среды.
Апробация работы. Предлагаемые расчетные системы удобрения успешно прошли производственные испытания на 100 га пашни С ПК «Коминтерн» Нюксенского района Вологодской области в 1995 г. и в ГУСП «Молочное» Вологодского района в бригадах «Раскогтино» и «Пестово» на площади 20 и 56 га в 1998 г.
Материалы исследований ежегодно докладывались на заседаниях кафедр агрономической и биологической химии ТСХА (1994-2003 г.г.), агрохимии и почвоведения Вологодской молочкохозяйственной академии им. Н.В. Верещагина (1991-1996г.г.), а также иа научных конференциях ВГМХА им, Н.В. Верещагина в 1993,1994,1996,1998 гг.
По результатам научных исследований опубликовано 24 работы, в том числе 2 монографии.
Объекты исследований. Объектами исследований явились 26 хозяйств Вологодского района Вологодской области, расположенных на дерново-подзолистых почвах и 13 хозяйств Чекмагушевского района Республики Башкортостан, расположенных на черноземах. За период между 5 и 6 турами агрохимического обследования почв по их результатам и материалам годовых отчетов вышеназванных районов за 1993-1998 и 1995-2000 г.г. соответственно, проведена оценка степени соответствия урожайности культур количеству вносимых удобрений и существующему уровню плодородия почв, а также степень соответствия полученных при этом результатов баланса питательных веществ оптимальным к нему требованиям, определяемых сопоставлением фактического плодородия почв с требованиями возделываемых культур к плодородию почв,
В 1991-1998 г.г. были проведены исследования в полевом стационарном опыте, заложенном на опытном поле ВГМХА им. Н.В. Верещагина.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, обзора литературы, пяти разделов экспериментальной части, выводов и предложений производству, 108 таблиц и 60 рисунков на 398 страницах машинописного текста, а также 102 приложения на 124 страницах (2 том). Список литературы включает 470 наименований в т.ч. 48 на иностранном языке.
УСЛОВИЯ И МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЙ
Краткая характеристика хозяйств Чекмагушевского района.
ЧекмагушевскиЙ район расположен в южной лесостепной зоне Республики Башкортостан. Основное направление сельскохозяйственного производства хозяйств Чекмагушевского района - производство зерна и продукции животноводства. В структуре посевных площадей, сложившейся за 1995-2000 годы, зерновые культуры занимали 40-56% площади пашни, а среднем по хозяйствам - почти 50%, Под кормовые культуры в районе отводилось 36% пашни, а доля чистых паров по хозяйствам района составляла б-10%.
Пахотные земли анализируемых хозяйств Чекмагушевского района представлены выщелоченными и типичными черноземами средне и тяжелосуглинистыми разностями. Согласно данным 5 тура обследования, по содержанию подвижного фосфора почвы почти всех хозяйств относятся к 4 классу, исключая СПК-ы Победа и Красный Октябрь, почвы, которых по обеспеченности этим элементом относятся соответственно к 5 и 3 классам. По обеспеченности обменным калием почвы хозяйств относятся только к 4 и 5 классам.
Краткая характеристика хозяйств Вологодского района.
Сельскохозяйственное производство Вологодского района ориентировано на мясо-молочное направление и растениеводство. Поэтому основными культурами в хозяйствах за 1993-1998 годы являлись многолетние и однолетние травы, а также зерновые колосовые культуры. Средневзвешенные по району площади посевов под травами и зерновыми культурами соответственно составляли - 63 и 32,6%. Чистых паров в хозяйствах либо не было, либо их доля в структуре посевных площадей не превышала 4,1%.
Пашня хозяйств Вологодского района представлена дерново-подзолистыми почвами легко- и среднесу глинисты ми разностями. По обеспеченности подвижным фосфором и обменным калием почвы анализируемых хозяйств, по данным 5 тура обследования, соответствовали 3,4 и 5 классам.
Стационарный опыт. Приведены и обобщены данные за две ротации севооборота (1991-1994 г.г. и 1995-1998 гг.). Исследования проводили в 4-польном севообороте: горохо-овсяная смесь (СЗМ - 85. Кировский), озимая рожь (Чулпан), картофель (Столовый - 19 в 1991-1994гт, и Невский в 19951998гг.), ячмень (Зазерский - 85 в 1991-1994гг. и Отра в 1995-1998гг.), развернутом во времени и в пространстве, в четырехкратной повторности.
Почва полей севооборота дерново-подзолистая среднесуглинистая. Пахотный слой почвы перед закладкой опыта (1990г.) характеризовался
слабокислой реакцией среды, содержание подвижного фосфоре соответствовало 6 классу, обменного калия - 3 классу, содержание гумуса - 3,28%.
Схема опыта в первой ротации севооборота содержала вариант без удобрений (1) и 4 испытывавшихся варианта систем удобрения: 2-4 варианты - минеральные и 5 вариант органо-мкнеральная система, по содержанию питательных элементов эквивалентная 2 варианту (табл.1). Системы удобрения рассчитаны с помощью балансовых коэффициентов (Е.К.)
1. Планируемые уровни урожайности культур и дозы удобрений в первой (1,1991-1994 гг.) н во второй (2,1995-1998 гг.) ротацмн севооборота
Элемент Горохо-овсяная смесь Озимая рожь Картофель Ячмень Б.К.,%
1 2 I | 2 1 | 2 1 |2 1 | 2
Планируемые урожаи, т/га | 25,0 | 3,5 | 25,0 | 3,5 |
Дозы удобрений, кг/га д.в. Вариант 2*
N 80 10 95 - 135 20 85 - 110
Р205 40 10 45 10 55 20 40 10 90
К20 125 - 100 - 225 - 85 - 100
Вариант 3**
N 80 10 95 - 135 20 85 - 110
Р205 40 10 45 10 55 20 40 10 90
К20 105 - 80 - 185 - 70 - 120
Вариант 4**
N 80 95 - 135 85 - ПО
Р205 40 45 - 55 40 - 90
К20 180 140 - 320 120 - 70
Вариант 5** Торфонавозный компост
N 35 55 60 75 70 105 30 60 110 ПО
Р205 15 25 35 35 15 30 15 25 90 100
К20 110 60 95 50 175 90 70 30 100 200
Примечание: * • вариант I - контроль без удобрений,
" - торфо-навоэный клщост вносили под картофель в ш:рвой ротации севооборота в дозе 40 т/га, во второй ротации-20 т/га.
использования питательных элементов культурами из удобрений и почвы для получения урожай костей: озимой ржи — 35, картофеля — 250, ячменя — 35, горохо-овсяной смеси - 250 ц/га.
Во второй ротации севооборота наряду с вариантом без удобрений (I), испытывали: вариант с припосевным удобрением (2), с припосевным удобрением на фоне торфо-навозного компоста (3), вариант с торфо-навозным компостом (4) и органо-минеральной системой удобрения, где дозы рассчитывали на получение планируемых урожаев культур с помощью балансовых коэффициентов (5) (табл.1).
Учет урожайности всех культур проводили сплошным методом. Размер делянок 14 х 10, учетная площадь не менее 24 м2, размещение систематическое. Урожаи привели к стандартной влажности: зерно - 14%, солома - 16%, горохо-овеяная смесь на зеленую массу, клубни, ботва картофеля — 80% и обработали методом дисперсионного анализа (Доспехов, 1976).
При анализах товарной и нетоварной частей урожаев после мокрого озоления по К. Гинзбург и др. определяли содержание питательных элементов общепринятыми методами: азот по Кьельдалю, фосфор — на фотоколориметре, калий — на пламенном фотометре, крахмал в картофеле — по удельному весу клубней. В конце каждой ротации севооборота для определения агрохимических показателей почвы с каждого поля, во всех вариантах опыта в 4-кратной повторности отбирали смешанные образцы из горизонтов 0-20,20-40, 40-60, 60-80 и 80-100 см. В почвенных образцах агрохимические показатели определяли стандартными методами.
Технология возделывания культур была общепринятой для СевероЗападной зоны. Все полученные в полевых и лабораторных исследованиях данные представлены и обсуждаются в приведенном по результатам дисперсионного анализа виде [Кириллова, 1988].
РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ
Агроэкологнческнй анализ применения удобрений в хозяйствах иа дерново-подзолистых почвах и черноземах
За период между 5 и 6 турами обследования почв в хозяйствах Чекмагушевского района насыщенность посевов минеральными и органическими удобрениями изменялась в 3 и более раза и была очень низкой, составив в среднем 50 кг/га д.в. и 2,1 т/га, с колебаниями от 32 до 92 кг/га и 1,0-3,4 т/га соответственно. Во всех хозяйствах района обеспеченность пашни органическими удобрениями была значительно ниже рекомендуемой для поддержания бездефицитного баланса гумуса (табл.2). Следует отметить, что
2. Обеспеченность удобрениями и соотношения между элементами в хозяйствах за период между 5 и б
ту раин обследования почв
Уровень обеспеченности удобрениями Насыщенность удобрениями, кг/га д.в. Число хозяйств Органические удобрения, т/га Ми не ральные удобрения, кг/га д.в.
N РЛ К20 Всего Соотношения Ы:Р205:К20
ЧЕРНОЗЕМЫ
Миним. 44-47 2 1,о-и 17-18 8-11 5-7 32 1.8-2,5:1:0,8-13
Средняя 71-77 4 1,9-2,7 20-30 11-16 5-11 40-52 1,9-2,1:1:0,7-1,0
Максим. 100-131 2 3,2-3,4 31 20-48 12 63-92 0,9-1,9:1:0,5-1,1
Средневзв. по району 74 13 2,1 26 15 8 50 2,2:1:1,0
Рекомендуем, по району 74 13 2,1 29 12 9 50 2,5:1:1,3
Я рРНОВО ПОДЗОЛИСТЫЕ ПОЧВЫ
Миним. 66-67 2 0,6-2,1 25-44 6-9 7-9 40-60 4,1-4,9:1:0,9-1,7
Средняя 115-134 5 4,7-7,5 30-46 9-26 12-20 59-88 2,5-3,8:1:1,4-23
Максим. 206-339 2 12,8-18,0 31-68 16-50 35-47 82-169 2,0-2,5:1:1,3-1,9
Средневзв. по району 123 26 5,7 37 14 16 67 3,3:1:1,6
Рекомендуем, по району 123 26 5,7 25 10 32 67 2,7:1:2,6
во вносимых удобрениях доля азота в 1,5-3,5 раза превышала долю фосфора и в 1,4-2,8 — калия. При этом в среднем по району соотношения между питательными элементами в удобрениях были близкими к рекомендуемым, определенным с учетом биологических требований возделываемых культур н фактического плодородия почв. При этом содержание калия равнялось, а фосфора и азота было соответственно несколько выше н ниже рекомендуемого.
В Вологодском районе, хотя обеспеченность хозяйств удобрениями и была заметно выше, чем на черноземах, составляя в среднем соответственно 67 кг/га д.в. и 5,7 т/га, но осталось также низкой. При анализе обеспеченности посевов органическими удобрениями в среднем за 1993-1998 г.г. установлено, что в 2-х хозяйствах насыщенность пашни этими удобрениями значительно превышала рекомендуемую, в 8-ми хозяйствах Этот показатель был на уровне последнего, а в остальных 16-ти хозяйствах - ниже такового. Доля азота во вносимых удобрениях в 1,5-5 раз превышала доли фосфора и калия, причем соотношения между питательными элементами значительно отличались от рекомендуемых: содержание калия было в 2 раза ниже, а азота и фосфора в 1,5 раза выше такового (табл.2).
При имеющейся обеспеченности посевов удобрениями за период с 1995 по 2000 годы на черноземных почвах урожайность возделываемых культур по хозяйствам района изменялась в 2 и более раза. При этом максимальная по району урожайность зерновых, сахарной свеклы, подсолнечника, кукурузы (зеленая масса), корнеплодов, многолетних и однолетних трав (сено) составила 29,4; 287; 18,2; 433; 300; 27,8 и 37,7 ц/ra соответственно. В среднем по району урожайность сахарной свеклы, равная 169 ц/га, практически соответствовала возможной, зерновых (20,2 ц/ra), семян подсолнечника (11,1 ц/га) и зеленой массы кукурузы (265 ц/га) превысила последнюю на 11, 30 и 27%, а корнеплодов, сена многолетних и однолетних трав была ниже таковой на 22, 50 и 42% соответственно (табл.3). В целом продуктивность посевов по хозяйствам района колебалась от 16,8 до 29,3 (67-152% возможной), а в среднем по району составила 22,2 ц/га к.е. и на 100% соответствовала возможной, определенной с учетом количества внесенных удобрений и фактического плодородия почв.
На дерново-подзолистых почвах за 1993-1998 г.г. урожайность возделываемых культур по хозяйствам изменялась в 3 и более раза. Максимальная урожайность зерновых, равная 29,9, была получена в 2-х хозяйствах и была равна таковой на черноземах. Наиболее высокая урожайность сена многолетних трав составила 43 ц/га и была в 1,6 раза выше, чем таковая на черноземах, В среднем по району было получено 16,2 ц/га зерна, 115 ц/га картофеля, 166 ц/га овощей, 28,2 и 118 ц/га сена и зеленой массы многолетних и однолетних трав, которые были ниже или близки к возможной урожайности
Продуктивность посевов (ц/га к.е.), урожайность культур (ц/га) в хозяйствах и степень их соответствии возможным при имеющихся ресурсах и оптимальных результатах баланса питательных элементов
Уровень продуктивности Число хозяйств Продуктов -ноегь посевов Зерновые Сахарная свекла Подсолнечник Мн. травм, сено Ода. трави, сено Кукуруза, з/м Корнеплоды
ЧЕРНОЗЕМЫ
Низкий 2 16,8-18,2 13,3-16,4 137-145 3,7-6,6 13,4-16,8 10,0-11,7 170-190 89-100
Средний 6 20,1-24,6 18,0-22,1 156-182 9,5-12,5 20,0-21,2 17,2-24.6 229-232 117147
Максимальн. 2 28,2-29,3 29,2-29,4 239-287 16,6-18,2 23,6-27,8 27,8-37,7 387-433 254300
Сред, по р-ну 13 22,2 20,2 169 11,1 20,9 20,8 265 132
Возм. по р-ну 13 22 18 164 8,5 42 36 208 168
Факт. % от возможной 100 Ш 103 130 50 58 127 78
ДЕРНОВО-ПОДЗОЛИСТЫЕ ПОЧВЫ
Низкий 4 8,9-11,5 9,3-11,0 68-76* - 15,0-1 М 60-75 - 33**
Средний 13 15,2-20,3 13,9-18,1 ЮЗ-Н6* - 23,1-34,4 103-137 - 260**
Максимальп. 3 26,2-32,7 29,9 158* - 42,8-43,2 157-167 309**
Сред, по р-ну 26 17,3 16,2 115* 28,2 118 - 166**
Возм. по р-ну 26 22,5 18 124* - 38 148 - 176**
Факт. % от возможной 77 90 93* - 74 68 - 94**
Примечание * - урожайность картофеля; **-урожайность овощей
и составляли от последней 90, 93, 94, 74 и 68% соответственно. При этом Продуктивность посевов колебалась по хозяйствам от 8,9 до 32,7, а в среднем равнялась 17,3 ц/га к.е. и составила соответственно 47-145 и 77% возможной (табл.3).
Урожайность возделываемых культур изменялась не только по хозяйствам, но и по годам исследований. Поэтому важно выявить влияние на этот показатель не только технологий возделывания, но и погодных условий. Так, на черноземах погодные условия более, чем на 50% определяли колебания урожайности зерновых культур и многолетних трав. Технология возделывания наиболее значительное влияние (41-55%) оказывала на варьирование урожайности однолетних трав, кукурузы и сахарной свеклы (табл.4).
4. Влияние различных факторов на вариабельность урожайности сельскохозяйственных культур по хозяйствам, %
Культура Погодные условия Технология возделывания Случайные факторы
Черноземы
Зерновые 61 34 5
Сахарная свекла 28 41 31
Мн. травы 52 16 32
Однолетние 21 55 24
травы
Кукуруза 33 48 16
Дерново-подзолистые почвы
Зерновые 8 57 35
Мн. травы 13 34 53
Однолетние 10 89 1
травы
На дерново-подзолистых почвах за анализируемый период влияние погодных условий на вариабельность урожайности возделываемых культур было незначительным (13%), а технология возделывания оказывала значительное влияние на колебания урожайности зерновых культур (57%) и особенно однолетних трав (89%).
Критерием агроэкологической оценки технологии возделывания сельскохозяйственных культур, в т.ч. применяемых удобрений, является баланс питательных элементов. За анализируемый период на черноземных почвах практически во всех хозяйствах сложился отрицательный баланс по азоту и калию (табл,5). При этом ежегодный дефицит этих элементов в почвах
района составил соответственно 11 и 33 кг/га, а балансовые коэффициенты использования азота и калия из удобрений и почвы по хозяйствам равнялись 109-204 и 158-514%, а В среднем по району — 129 и 277% соответственно. Баланс по фосфору в среднем по району за этот период был практически нулевым. Однако по хозяйствам он колебался от чрезмерно положительных до отрицательных значений (балансовый коэффициент 44-151%).
5. Среднегодовой баланс азота, фосфора и калия па почвах хозяйств Чекмагушевского (1993-1998 г.г.) и Вологодского района (1995-2000 гл .)
Баланс Черноземы Дерново-подзолистые почвы
Кол-во хозяйств Баланс Кол-во хозяйств Баланс
кг/га | Б,К., % кг/га | Б.К., %
АЗОТ
Отрицательный 12 -3-23 109204 - - -
Положител ьный - - - 19 +12+86 27-78
Ср .по району - -11 129 - +24 66
ФОСФОР
Отрицательный 6 -2-6 113151 5 -3-8 117181
Положительный 4 +3-+31 44-86 17 +3-+49 39-87
Ср.по району - +1 95 - +5 88
КАЛИЙ
Отрицательный 13 -14-42 158514 19 -5-42 114565
Положительны й - - - 3 +3-+25 74-89
Ср. по району - -33 277 - -15 170
Таким образом, рассчитанные балансовые коэффициенты использования азота показывают, что применяемые количества азотных удобрений во всех хозяйствах Чекмагушевского района не вызывают опасений с точки зрения загрязнения нитратами полученной продукции и окружающей среды. Результаты баланса фосфора и калия свидетельствуют о том, что по результатам 6 тура обследования следует ожидать снижения содержания обменного калия в почвах всех хозяйств, а подвижного фосфора - в б и увеличения обеспеченности фосфором в почвах 4 хозяйств.
На дерново-подзолистых почвах за 1993-1998 г.г. в среднем по району сложился положительный баланс азота (балансовый коэффициент 66%), а по
хозяйствам он колебался от нулевого до чрезмерно положительного (табл.5). При этом ежегодно в почвах большинства хозяйств создавался значительный избыток азота равный 12-86 кг/га, что могло вызвать накопление нитратов в продукции и природных водах исследуемых территорий. Результаты баланса фосфора показывают, что в почвах большинства хозяйств он был положительным (Кб=39-87%), в 5 - отрицательным (Kfl 17-181%), а в среднем по району
- слабоположительным (Ке=88%) (табл.5). Следовательно, по результатам 6 тура обследования в почвах большинства хозяйств и в целом по району содержание подвижного фосфора, возможно, увеличится, а в почвах 5-и хозяйств
— следует ожидать его снижения.
В почвах 19 хозяйств и в среднем по району за исследуемый период создался дефицит калия, который соответственно составлял 5-42 и 15 кг/га в год (К$»1 14-565 и 170%), а в 3-х хозяйствах отмечен его избыток равный 3-25 кг/га (К(*=74-89%). Следовательно, по результатам следующего тура обследования в большинстве хозяйств и в целом по району следует ожидать снижения содержание обменного калия в почвах, а в 3-х - повышения.
Наряду с оценкой урожайности возделываемых культур необходимо объективно оценить и полученные результаты баланса питательных элементов. Для этого необходимо установить степень их соответствия оптимальными к ним требованиям, которые определяются сопоставлением фактической обеспеченности почв питательными элементами с требованиями к плодородию почв возделываемых культур.
Поскольку в Чекмагушевском и Вологодском районе в структуре посевных площадей более, чем для 90% культур оптимальными почвами являются почвы 3 класса, то средневзвешенная требовательность всех культур практически соответствует 3 классу. Поэтому на почвах этого класса баланс фосфора и калия желательно иметь нулевой.
На основании наших и проводимых в рассматриваемых зонах другими исследователями полученных результатов, а также с учетом практических результатов исследовавшихся хозяйств установили, что с целью повышения эффективности применяемых удобрений, достижения возможной продуктивности возделываемых культур хорошего качества и оптимизации показателей почвенного плодородия балансовые коэффициенты должны быть на черноземах и дерново-подзолистых почвах равными: по азоту - 125-J30 и 90-100% (при компенсации потребностей культур в азоте за счет симбиогической азотфиксации соответственно до 30% и более 30%); по фосфору - 120, 140 и 110, 130 % (соответственно при обеспеченности 4 и 5 классов); по калию -250,300 и 125,150% (на почвах 4 и 5 классов) соответственно.
Следует заметить, что по отдельным исследовавшимся хозяйствам степень соответствия фактических и оптимальных Б.К. находилась в прямой зависимости от степени соответствия фактической к возможной продуктивности посевов.
На черноземных почвах в большинстве хозяйств и в среднем по району Б.К. использования азота и калия были близки или равны оптимальным, а фосфора — были несколько ниже таковых (табл.б).
Таким образом, в целом по Чекмагушевскому району и по большинству хозяйств при соотношении питательных элементов во вносимых удобрениях и балансовых коэффициентах их использования близких или равных оптимальным продуктивность культур была также близкой или равной возможной.
б. Балансовые коэффициенты использования питательных элементов из почвы и удобрений с учетом показателей эффективного плодородия
Класс плодородия почв по обеспеченности фосфором и калием Хозяйств, число Оптимальные балансовые коэффициенты, % Фактические балансовые коэффициенты в % от оптимальных
N Р205 К20 N Р205 К20
ЧЕРНОЗЕМЫ*
3 1;0 125 100 - 83-163 80 -
4;4,5 П;5 120 250275 56-126 87-161
5 1;8 140 300 31 53-171
Средневзлок-ль; 4,0; 4,7 13; 13 125 120 285 103 79 97
ДЕРНОВО ПОДЗОЛИСТЫЕ ПОЧВЫ**
3 4; 6 90.100 95 100 27-100 60-135 89-260
4 10; 13 110 125 53-124 59-452
5 12; 7 130 150 30-139 50-162
Средневз.пок-ль: 4,3; 4,0 13; 13 98 117 126 67 75 134
Примечание: * - в хозяйствах Чекмагутевского района, по данным 1995 г.
** - в хозяйствах Вологодского района, по данным 1993 г.
В большинстве хозяйств и в среднем по Вологодскому району балансовые коэффициенты использования азота и фосфора были заметно ниже, а калия - выше оптимальных (табл.6). Поэтому при внесении удобрений с соотношением питательных элементов и балансовых коэффициентах их использования значительно отличающихся от оптимальных, фактическая продуктивность возделываемых культур в подавляющем большинстве хозяйств была заметно ниже возможного уровня.
При оценке применявшихся в хозяйствах систем удобрения необходимо проследить за изменениями некоторых агрохимических показателей почв.
За период с 1995 по 2000 годы на черноземах в 8 хозяйствах наметилась тенденция роста кислотности пахотных почв. При этом средневзвешенный показатель рНка почв снизился не более, чем на 0,2 ед рН. Наиболее значительное изменение рНт в почвах отмечено или при снижении содержания гумуса, или при сравнительно низком его содержании.
Тенденции в содержании гумуса на черноземах (в пределах 0,1-0,4%) появились в 7 хозяйствах в сторону увеличения, а в 4-х - снижения. Следует отметить, что тенденция снижения обеспеченности почв гумусом отмечена на почвах с высоким исходным его содержанием (7,4-8,0%), а увеличения - при более низком исходном уровне (6,1-7,2%).
За анализируемый период по району средневзвешенные показатели кислотности почв и содержания гумуса в них, составляя, по данным 5 и б туров обследования, 6,2, 6,1 ед. рН и 7,13, 7,18% соответственно, практически не изменились.
На дерново-подзол истых почвах отмечено более значительное, чем на черноземах повышение кислотности почв (на 0,3-0,4 ед. рН), но только на почвах с исходным содержанием гумуса менее У/л и при насыщенности пашни органическими удобрениями менее 5,7 т/га. На хорошоокультурекных почвах, с содержанием гумуса 3% и более при правильном применении удобрений (на фоне органических, не менее 5,6 т/га и, где необходимо, известковых) кислотность почв не только не увеличивалась, но и, в ряде случаев, происходило ее снижение.
Содержание гумуса в пахотных дерново-подзолистых почвах хозяйств района за анализируемый период или повышалось, или практически не изменялось. Существенное повышение содержания гумуса (на 0,37-1,21%) отмечено на пашне хозяйств при наличии многолетних трав в структуре посевных площадей 55 - 67% и с исходным уровнем гумуса 2,21-2,97%.
В среднем по району за 1993-1998 годы в почвах наметилась тенденция снижения рН, с 5,9 до 5,8 ед, а содержание гумуса - увеличилось с 3,04 до 3,36% (на 11%).
Продуктавность культур в севообороте и показатели плодородия почв при различных дозах удобрения в стационарном опыте
В среднем за I ротацию севооборота применение рассчитанных с помощью балансовых коэффициентов доз удобрений повышало урожайность зеленой массы горохо-овсяной смеси по всем испытывавшимся вариантам удобрения на 64 ц/га и обеспечило получение 95% ее планируемого уровня (табл.7). Во 2 ротации севооборота применение всех испытывавшихся видов, доз и комбинаций удобрений также значительно повышало урожайность горохо-овсяной смеси. Причем максимальная прибавка урожая (63 ц/га) была достигнута на 5 варианте, обеспечившая получение 78% плановой урожайности, В среднем за две ротации севооборота удобрения повышали урожайность горохо-овсяной смеси на 32-42% и обеспечивали получение 200216 ц/га зеленой массы. При этом максимальная урожайность была получена при внесении расчетных доз удобрений, составив 86% планируемой.
7. Урожайность культур и продуктивность севооборота при различных
дозах удобрений в среднем за каэедую » 2 ротации, ц/га __(данные приведены с учетом НСРрд) _
Вариант системы удобрения Горохо-овсяная смесь Озимая рожь Картофель Ячмень Продуктивность севооборота, ц/га к. е.
I ротация (1991-1994 г.г.)
1 173 26,1 164 33,7 43
2 237 37,5 202 39,3 56
3 237 37,5 205 39,3 56
4 237 39,0 205 39,9 57
5 237 37,5 207 40,6 57
II ротация (1995-1998 г.г,)
1 131 24,6 101 21,9 31
2 163 31,7 134 31,3 42
3 180 33,0 156 34,9 46
4 . 177 32,2 151 34,3 45
5 194 36,4 185 40,9 53
В среднем за 2 ротации (1991-1998 г.г.)
1 152 25,4 133 27,8 37
2 200 34,6 168 35,3 49
3 209 353 181 37,1 51
4 207 35,6 178 37,1 51
5 216 37,0 196 40,8 55
Урожайность озимой ржи в среднем за 1991-1994 годы под влиянием удобрений повысилась на 11,4-12,9 ц/га и была на 7-11% выше планируемого уровня (табл.7), достигнув максимума при внесении максимальной дозы калийных удобрений (вар.4). Во второй ротации севооборота урожайность озимой ржи находилась в прямой зависимости от обеспеченности посевов удобрениями, достигнув максимума (36,4 ц/га) при внесении расчетных доз удобрений (5 вар.), а в среднем за 8 лет — 37 ц/га, что позволило получить соответственно 104 и 106% планируемого уровня (табл.7).
Применение расчетных доз удобрений под картофель в 1991-1994 г.г. обеспечило получение 202-207 ц/га, что составило 80-83% планируемого уровня урожайности. При этом внесение доз калийных удобрений, рассчитанных на создание дефицитного и положительного баланса по калию, на урожайности картофеля не отразилось. Во второй ротации севооборота применение удобрений в минимальных дозах повышало урожайность картофеля на 33-55, а в расчетных — на 84 ц/га, что позволило получить в 5 варианте в среднем за ротацию 74%, а за 8 лет - 78% планируемого уровня урожайности.
Урожайность ячменя в среднем за 1 ротацию под влиянием удобрений повысилась на 5,7-7,0 ц/га и превысила планируемый уровень на 12-16% (табл.7). Причем создание нулевого, дефицитного и положительного баланса по калию оказывали на урожайность ячменя равноценное влияние. Во второй ротации севооборота применение удобрений повышало урожай ячменя на всех вариантах и особенно значительно при внесении расчетных доз. При этом в среднем за ротацию и за 8 лет полученная урожайность в 5 варианте превысила планируемую на 17%.
В первую ротацию под влиянием удобрений продуктивность культур севооборота практически достигла планируемого уровня, причем, все системы оказались равноценными и обеспечили прибавку 13-14 ц/га к.е. (табл.7). Во второй ротации севооборота применение только органических удобрений и припосевного на их фоне обеспечили рост продуктивности на 14-15 ц/га к.е., что на 3-4 ц/га выше, чем при использовании только припосевного. При внесении расчетной дозы удобрений продуктивность севооборота повысилась на 22 ц/га к.е., что позволило получить в среднем за ротацию 95%, а за 8 лет почти 100% планируемого уровня.
Колебания урожайности возделываемых культур зависели не только от применяемых удобрений, но и от погодных условий конкретных лет исследований (табл.8). В первой ротации севооборота вариабельность урожайности озимой ржи, картофеля и ячменя практически полностью определялась погодными и связанными с ними агротехническими условиями. Колебания урожайности горохо-овсяной смеси почти в равной степени
определялись погоды ми условиями и применяемыми удобрениями. Во 2-ой ротации на картофеле, ячмене и горохо-овсяной смеси влияние удобрений на колебания урожайности их значительно повысилось и достигло 57-65%, а погодных условий снизилось до 16-31%, На озимой ржи колебания урожайности во все годы исследований на 8$% определялись погодными условиями.
8. Влияние различных факторов на колебания урожайности культур при расчетных дозах удобрений, % к общему варьированию
Изучаемые факторы Ротация Горохо-ов-сяная см. Озимая рожь Картофель Ячмень
Погодно- 1 48 87 95 76
агротехнические 2 23 88 31 16
Дозы удобрений 1 2 43 59 8 И 4 57 20 65
Прочие 1 2 10 19 5 1 1 12 4 19
Таким образом, применение расчетных доз удобрений позволяло получать не только высокую, но и более стабильную по годам урожайность большинства возделываемых культур.
Равносильно увеличению урожайности культур является улучшение его качества. В среднем за 8 лег под влиянием удобрений в основной продукции заметно повышалось содержание азота у всех возделываемых культур (на 926%), фосфора — у горохо-овсяной смеси и ячменя (на 11-14%) и калия у горохо-овсяной смеси (на 32-43%). При этом в побочной продукции увеличивалось содержание калия у всех культур (на 20-46%), азота — у озимой ржи, ячменя (на 16-30%) и фосфора—у ячменя (на 14-16%).
Колебания содержания питательных элементов в основной и побочной продукции культур в большинстве случаев на 54-96% определялись погодно-агротехни чески ми условиями. Влияние удобрений наиболее значительным (54-58%) было только на колебания содержания азота в зеленой массе горохо-овсяной смеси и калия в соломе ячменя,
В среднем за годы исследований при удобрении посевов повышалось содержание белка в зерне озимой ржи с 10,4 до 11,4-12,1%, в зерне ячменя с 11,1 до 13,6-14%, в зеленой массе горохо-овсяной смеси с 10,8 до 13,0-13,6%, а сбор его с урожаями увеличивался в 1,5-1,8 раза. При этом в клубнях картофеля несколько снижалось (0,6-1,2%) относительное, но возрастало абсолютное (в 1,2-1,4 раза) содержание крахмала.
Важным нормативным показателем, применяемым в балансовых расчетах, является вынос питательных элементов единицей основной с соответствующим количеством побочной продукции.
Вынос азота и калия единицей урожая культур севооборота при внесении удобрений увеличились на 18-30 и 21-44% соответственно, а фосфора при этом наиболее значительно (на 25%) вырос только у ячменя, а на картофеле оставался без изменения (табл.9). Следует отметить, что вынос азота у однолетних трав, озимой ржи и картофеля, а калия у картофеля и ячменя соответствовал рекомендуемому для Нечерноземной зоны, а вынос фосфора и калия однолетними травами и озимой рожью, фосфора -картофелем и ячменем, азота - ячменем - был выше рекомендуемых.
9. Вынос питательных элементов (кг) единицей урожая (т) основной с соответствующим количеством побочной продукция культурами севооборота
__(в среднем за 2 ротации, 1991-1998 гг.) _
Вариант Горохо-овсяная смесь, з/м Озимая рожь, зерно Картофель, клубни Ячмень, зерно
АЗОТ
1 2,9 22 4,4 23
2 3,5 26 5,2 28
3 3,6 27 5,4 29
4 3,7 28 5,4 29
5 3,6 28 5,2 30
ФОСФОР
1 0,8 7,2 1,2 8
2 0,9 8,0 1.2 10
3 0,9 7,9 1,2 10
4 0,9 8,2 1,2 10
5 0,9 8,1 1,2 10
КАЛИЙ
1 3,2 16 6,2 16
2 4,2 21 7,6 20
3 4,2 21 7,5 20
4 4,5 22 7,6 22
5 4,5 21 8,2 23
Критерием правильности применяемой системы удобрения является баланс питательных веществ, характеристикой которого являются балансовые коэффициенты использования культурами питательных элементов удобрений и почвы. В среднем за 1 ротацию севооборота в почвах всех удобрявшихся ва-
риантов сложился слабоотрицательный баланс азота, а балансовые коэффициенты его использования практически равнялись планируемым (табл.10). При этом почти во всех вариантах сложился положительный баланс фосфора И калия, а балансовые коэффициенты их использования были ниже планируемых на 19-24 и 11-26% соответственно,
10, Балансовые коэффициенты использования азота, фосфора и калия из
удобрений и почвы (%) культурами севооборота
Вариант I ротация (1991-1994 п\) П ротация (1995-1998 гг.) В среднем за две ротации (1991-98 гг.)
АЗОТ
2 107(110) - -
3 107 243 142
4 114 302 154
5 107 97(110) 102
ФОСФОР
1 67(90) 156 112
3 66 88 77
4 71 170 120
5 68 62(100) 65
КАЛИЙ
2 79(100) - 135
3 94(120) 820 158
4 59(70) 812 98
5 81(100) 154(200) 108(150)
Примечание: в скобках - планируемые балансовые коэффициенты
В среднем за 8 лег исследований в почве расчетного варианта сложился практически нулевой баланс азота, положительный фосфора и слабоотрнцательный калия, а балансовый коэффициент использования азота был близок к планируемому, а фосфора и калия ниже последнего на 30 и 42% соответственно. Фактические балансовые коэффициенты использования азота показывают, что применяемые в исследованиях дозы азотных удобрений были экологически безопасны, а фосфора и калия - свидетельствуют о том, что в пахотном слое почвы содержание подвижного фосфора должно увеличиться, а обменного калия - несколько снизиться.
За период наблюдений под влиянием удобрений в пахотном слое почвы по всем вариантам опыта в равной степени увеличилась обменная (на 0,2 ед. рНка) и гидролитическая (на 1,6мг-экв/100 г) кислотность (табл.11). При этом
сумма поглощенных оснований после первой ротации снизилась наиболее значительно нз варианте без удобрений (на 1,8 мг-экв/100г), несколько меньше на вариантах с минеральными системами удобрений (на 1,4 мг-эквЛООг) и незначительно (0,4 мг-эквЛООг) на варианте с органно-м ин еральной системой удобрения. После второй ротации этот показатель также снизился по всем вариантам, но без удобрений — значительно меньше, чем с их применением. Степень насыщенности почв основаниями за 2 ротации севооборота также снижалась по всем вариантам, но с применением расчетной органно-минеральной системой несколько меньше, чем на других вариантах.
В подпахотном слое почвы (20-40 см) за весь период наблюдений обменная кислотность увеличивалась, сумма обменных оснований и степень насыщенности почв основаниями снижались по всем вариантам в равной степени, гидролитическая кислотность увеличивалась, но на удобряемых вариантах в большей степени (табл.11).
11. Физнко-химкческне показатели дерново-подзолнстой почвы в _различных вариантах после 2-х ротаций севооборота_
Глубина, см I Вариант | рНкс| Нг | 5
мг-экв/100 г
Перед закладкой опыта
0-20 5,1 2,3 8,9 1 80
* 20-40 5,1 2,1 6,9 76
40-60 5,0 2,1 5,8 1 74
После II ротации
0-20
1-4 4,9 3,9 6,6 63
5 4,9 3,9 7,5 66
20-40
1 4,9 3,1 5,4 58
2-5 4,9 4,0 5,4 58
40-60
1-5 4,8 2,5 4,9 66
После двух ротаций севооборота содержание гумуса в пахотном слое почвы снижалось на вариантах без удобрений и при внесении различных их доз на 0,28%, а ежегодные его потери составили 1,05 т/га, а при внесении расчетных доз удобрений - снижение и потери были в 2,3 раза меньше и составляли 0,12% и 0,45 т/га соответственно. В подпахотном горизонте содержа-
ние гумуса не изменялось (табл.12).
В прямой зависимости от содержания гумуса находятся запасы азота в почве. Содержание общего азота в пахотном и подпахотном слоях почвы после 8 лет исследований при внесении различных и расчетных доз удобрений снижалось на 0,09%, а его ежегодные потери при этом составляли 34 кг/га, а на варианте без удобрений снижалось только в первой ротации и только в пахотном слое.
12. Содержание гумуса и некоторых форм азота в почве при внесении различных доз удобрений после двух ротаций севооборота
Глубина, см Вариант Гумус, % Общий азот, % ЛегкогндролизуемыЙ азот, мг/кг
1994 г. 1998 г. 1994 г. 1998 г. 1994 г. 1998 г.
0-20 0* 3,28 0,179 86
1 3,12 3,00 0,159 0,159 78 68
2-4 3,26 3,00 0,183 0,170 78 68
5 3,26 3,16 0,183 0,170 92 98
20-40 0* 2,06 0,131 79
1 2,06 2,04 0,132 0,134 78 68
2-5 2,06 2,04 0,124 0,122 78 68
40-60 0* 1,22 0,061 65
1-5 1,25 ив 0,058 0,066 68 70
Примечание перед закладкой опыта, в следующих таблицах аналогично
Содержание легкогядролизуемого азота в пахотном слое почвы на варианте без удобрений и при внесении различных их доз снижалось и после первой н после второй ротации севооборота и через 8 лет на 18 мг/кг, а на варианте с применением расчетных доз удобрений — увеличилось после двух ротаций севооборота на 12 мг/кг. В подпахотном слое содержание легкогидролизуемого азота по всем вариантам после первой ротации не изменялось, а после второй снизилось на 11 мг/кг (табл.12).
Применение расчетных доз удобрений в 1 и во 2 ротациях севооборота вызвало увеличение содержания подвижных форм фосфора в пахотном и подпахотном горизонтах, а в среднем за 8 лет соответственно на 15 и 47 мг/кг
почвы (табл.13). Некоторое увеличение содержания подвижного фосфора не только в пахотном, но и в более глубоких горизонтах, свидетельствует о том, что данная форма фосфора способна к передвижению по профилю. Причем,
применение полной дозы фосфорных удобрений, только стартовых доз, стартовых и органических удобрений и только органических были равноценными по отношению к подвижному фосфору в этих слоях. Видимо, фосфор при применении полной дозы удобрений накапливался в виде других форм, о чем свидетельствует увеличение содержания валового фосфора в этом варианте.
13. Содержание форм фосфора в дерново-подзолистой почве не -
нспытывавшихся вариантах после 1-й и 2-Й ротаций севооборота
Глубина, 1994 г. 1998 г.
см, Вариант опыта валовый, % подвижный, мг/кг степень подвижности, мг/л валовый, % подвижный, мг/кг степень подвижности, мг/л
0-20,0* 0,17 266 0,018
1 0,16 208 0,040 0,15 159 0,034
2 0,1 S 275 0,068 0,16 281 0,062
3-4 0,18 275 0,068 0,17 281 0,062
5 0,18 275 0,088 0,19 281 0,090
20:40,0* 0,12 126 0,004
1. 0,11 120 0,012 0,10 116 0,016
2-3. 0,13 137 0,060 0,13 173 0,045
4-5. 0,13 137 0,076 0,13 173 0,060
40-60,0* 0,13 87 0,004
1-5 0,13 100 0,005 0,13 99 0,005
В неудобряемой почве (контроль) содержание валового, а также подвижного фосфора заметно снижалось и в пахотном, и подпахотном горизонтах в обе ротации севооборота, а за & лет — на 0,02, а также на 107 и 10 мг/кг почвы соответственно (табл.13). Применение удобрений (2-5 варианты) в 1 ротации севооборота повышало степень подвижности фосфора не только в пахотном, но и в подпахотном горизонте и в слое 40-60 см соответственно на 0,05-0,07, 0,056-0,072 и 0,001 мг/л. Во 2 ротации севооборота при внесении небольших доз удобрений, как в пахотном, так и в подпахотном горизонтах наблюдалось некоторое снижение степени подвижности фосфора и только при применении расчетной дозы удобрения этот показатель в пахотном горизонте практически не изменялся.
14. Содержание некоторых форм калнявдерново-подтаяистой почве при применении различных __систем удобрения_
Вариант Слой, см 1994 гол. 1998год.
Валовый, % Обменный, . мг/кг Лепсощдро-лизуемый, мг/кг Степень подвижности, мг/л Валовый, % Обменный, мг/кг Лсгкогидро-лизуемый, мг/кг Степень подвижности, мг/л
0-20 0* 2,08 114 176 7,4
1 2,06 90 161 7,0 2,03 69 168 5,8
2 2,06 113 212 9Л 2,03 92 168 11,6
3 2,06 90 212 9,2 2,03 92 168 8,8
4 2,06 150 226 14,6 2,03 Ш 191 16,8
5 2,06 150 226 14,6 2,03 92 214 16,8
20-40 0 1,29 72 97 5,3
1 1,28 60 105 4,4 1,28 49 ПО 5,3
2 1,28 95 165 7,2 1,28 49 132 6,6
3 1,28 95 144 5,3 1,28 49 132 6,6
4 1,28 95 180 6,6 ив 72 150 10,0
5 1,28 95 165 7Д 1,28 49 150 6,6
40-60 0 3,67 86 180 7,3
1 3,68 70 170 3,8 3,62 65 153 6,1
2-5 3,68 98 193 6Л 3,62 65 171 6,1
После 1 ротации севооборота при положительном балансе калия в пахотном горизонте почвы увеличилось содержание обменного калия на 36, легкогидролизуемого - на 50 мг/кг, а степень его подвижности при этом выросла почти в 2 раза (табл,14). В подпахотном горизонте на всех вариантах увеличилось содержание обменного калия на 23, легкогидролизуемого — на 4783 мг/кг, а степень его подвижности выросла на 1,3-1,9 мг/л только на вариантах с положительным балансом калия. При этом содержание обменного и легкогидролизуемого калия несколько увеличилось по всем вариантам' и в слое 40-60 см.
После второй ротации севооборота на варианте с расчетной системой удобрения в пахотном слое почвы при отрицательном балансе калия содержание обменного калия снизилось на 58 мг/кг, легкогидролизуемого — практически не изменилось, а степень его подвижности повысилась на 2,2 мг/л. При этом в слоях 20-40 и 40-60 см содержание обменного, а также легкогидролизуемого калия снижалось на 46 и 33 мг/кг, а также 15 и 22 мг/кг соответственно, а степень его подвижности практически не изменялась.
Возделывание культур севооборота без удобрений привело к изменению калийного состояния почвы в слоях 0-20, 20-40 и 40-60 см. При этом содержание обменного калия за 8 лет исследований снизилось соответственно по изучавшимся слоям на 45,23 и 21 мг/кг почвы. Степень подвижности калия также снижалась, но только в пахотном горизонте на 1,6 мг/л (16%), а в подпахотном - оставалась без изменения. Содержание легкогидролизуемого калия снижалось только в слое 40-60 см, а в слоях 0-20 и 20-40 см — практически не изменялось.
Затраты фосфора и кал на удобрений и вынос их культурами сверх внесенного для изменения обеспеченности почвы подвижными формами
элементов иа 10 мг/кг.
Изменения обеспеченности подвижным фосфором и обменным калием в пахотном горизонте почв в конце каждой ротации опытного севооборота и по анализируемым хозяйствам, как правило, соответствовали фактическим балансовым коэффициентам их использования культурами, что обеспечило возможность рассчитать нормативы затрат питательных элементов удобрений и вынос их урожаями культур сверх внесенного на увеличение и снижение содержания подвижных форм фосфора и калия на 10 мг/кг.
Затраты фосфора удобрений на увеличение содержания подвижных его форм и вынос его урожаями возделываемых культур, вызывающий снижение обеспеченности им черноземов и дерново-подзолистых почв зависели от протекающих разными темпами процессов фиксации фосфат-анионов, миграции их по профилю и мобилизации фосфатов самой почвы (табл.15).
При этом затраты фосфора удобрений на увеличение содержания подвижных его форм в дерново-подзолистых легко- и среднесугл инистых почвах по хозяйствам района изменялись более, чем в 10 раз. При преобладании в почвах первых двух из названных процессов затраты были
15. Затраты фосфора удобрений н вынос его с урожаями культур сверх внесенного для изменения содержания его подвижных форм на 10 мг/кг почвы
Класс почвы, ротация Усвоено из почвы, % ог выноса, потери*, % от дозы удобрений Скорость изменения, «+» или «-» мг/кг в год Расход фосфора удобрений или почвы
колебания | среднее колебания | Среднее колебания | среднее
Дерново-подзолистые легко- и среднесуглииистые почвы (прирост)
III 23-37 30 +3,2-3,5 +3,3 18-20 19
IV 12-41 21 +1,5-7,0 +3,0 15-20 18
V 65 65 +4,3 11
IV 2* +2,8 32
V 1 +2,3 29
V 17-45+ 31* +2,5-4,2 +3,4 52-117 84
Опыт: I ротация 14-18* 17* +2,3 +2,3 59-67 64
II ротация 27* +1,5 107
Выщелоченные и типичные черноземы (прирост)
III 8 +1,7 24
Дерново-подзолистые легко- и среднесуглииистые почвы (падение)
III 96* -4,0 7
V 29-89* 59* -2,3-5,5 -3,9 11-14 13
Опыт: I ротация 100 -14,5 14,3
II ротация . 100 -12,2 11,0
Выщелоченные и типичные черноземы (падение)
IV 15-30 21 -0,5-1,0 -0,7 56-110 83
IV 6 -1,3 38
IV 27*-64* 46* -2,0-3.8 -2,9 10-12 11
максимальными и составили 52-117 кг/га, последних-равнялись 11-20 кг/га и были минимальными, а при равенстве указанных процессов, составив 2932 кг/га, практически равнялись теоретическим.
В почве опытного участка при положительном балансе фосфора преобладали процессы, вызывающие непроизводительный расход удобрений. При этом затраты фосфора удобрений на увеличение содержания подвижных его форм колебались в тех же пределах (от 59-67 до 107 кг/га), что и в почвах хозяйств при аналогичных условиях.
На типичных и выщелоченных черноземах при положительном балансе фосфора повышение содержания подвижных его форм отмечено только на почвах 3 класса. При этом процессы мобилизации несколько преобладали над процессами иммобилизации фосфатов в почве, а затраты фосфора удобрений па повышение его содержания на 10 мг/кг составили 24 кг/га. На почвах 4 и 5 классов даже при положительном и нулевом балансе содержание подвижного фосфора снижалось, вероятно, в результате процессов иммобилизации фосфатов самой почвой. При этом для снижения обеспеченности черноземов подвижными формами этого элемента на 10 мг/кг количество закрепленного фосфора удобрений и почвы равнялось 36-42 и 152 ктУга соответственно.
Вынос фосфора урожаями культур, превышающего его внесение с удобрениями, вызывающего снижение содержания подвижных его форм на 10 мг/кг при преобладании процессов, вызывающих непроизводительные затраты этого элемента, на дерново-подзолистых почвах (легко- и среднесуглииистых) и черноземах (типичных и выщелоченных), а также на почве опытного участка без удобрений (на контроле), были практически равными и составили 7-14,1012 и 11-14 кг/га соответственно, а при преобладании процессов мобилизации фосфатов почвы, отмеченных на черноземах - 38-83 кг/га (табл.15).
Вынос калия урожаями культур сверх внесенного с удобрениями, вызывающего снижение содержания обменных его форм на 10 мг/кг дерново-подзолистых почв и черноземов за анализируемые периоды находились в прямой зависимости от величин балансовых коэффициентов и в обратной - от исходной обеспеченности почв этим элементом (табл.16). Так на черноземах с повышенной и высокой обеспеченностью обменным калием при балансовых коэффициентах 327-400 и 234-514% для снижения его содержания на 10 мг/кг было вынесено сверх внесенного 162-302 и 69-112 кг/га калия соответственно. На дерново-подзолистых почвах, кроме того, этот показатель зависел от процессов, вызывающих непроизводительные его затраты к процессов мобилизации калия из необменных форм. Вынос калия почвы с урожаями культур, вызывающий снижение содержания обменных его форм при преобладании первых, составил 22, 9-22 и 8-11 кг/га на почвах 3, 4 и 5
классов, а при преобладании вторых — 76-162 и 43-65 кг/га на почвах 3 и 4-5 классов соответственно.
16. Затраты калия (кг/га) удобрений н вынос его с урожаями культур сверх
Класс почвы, вариант Усвоено га почвы, % от выноса, потери*, % от дозы удобрений Скорость изменения,«+» или «-» мг/кг в год Расход калия удобрений и почвы
колебания | среднее колебания | среднее колебания | средне«
Дерново-подзолистые легко- и среднесуглинистые почвы
1П 36-50 42 -2,0--3.2 -2,6 76-162 119
1У-У 15-44 24 -4,8--7,2 -6,3 43-65 52
10 22* -4,0 22
IV 24-32* 27* -4,5- -8,8 -6,6 9-22 16
V 44-53* 48* -9,2- -12,8 -11,0 8-11 10
III 2* -3,7 29
IV 5-8* 6* -5,0--8,3 -6,6 28 28
Без удобрений 100 -5,2--6,0 -5,6 83-108 96 168* -5,2--9,8 -7,5 73-106 104 29* - 14,5 25 207» +9,0 88
При различных дозах удобрений
При расчетных дозах удобрений
Минерал ьн. система удобр-я
Орган о-мин ер. система удобр-я 8 +9,0 28
Выщелоченные н типичные черноземы
IV 323-451 374 -1,0- -2,5 -1,7 162-302 218 344-482 418 -3,0--5,3 -3,8 69-112 95
V
На почве опытного участка при отрицательном балансе калия в слабо удобрявшихся вариантах второй ротации и без удобрений снижение обеспеченности этим элементом на 10 мг/кг наблюдалось при потреблении его культурами, сверх внесенного с удобрениями, в размерах 73-136 и 83-108 кг/га соответственно, а в расчетном варианте 25 кг/га. Для повышения обеспеченности почвы обменным калием на 10 мг/кг расходовалось сверх выноса калия удобрений от 28 по органно-мннеральной до 88 кг/га по минеральной системе.
Агрономическая и биоэнергетическая эффективность применения
удобрений
Окупаемость минеральных удобрений прибавками урожаев снижалась по всем культурам опытного севооборота с увеличением степени удобренносги их; на горохо-овсяной смеси - более 225, на озимой ржи - 220, картофеле - 375 и ячмене - более 195 кг/га д.в,. Оплата 1кг удобрений под картофелем и ячменем увеличивалась на орган но-мй керальной по сравнению с эквивалентной по питательным элементам минеральной системой.
Применение расчетных доз удобрений в среднем за 1 И 2 ротация севооборота на посевах горохо-овсяной смеси, озимой ржи, картофеля и ячменя обеспечивало оплату 1кг удобрений соответственно 21-28 и 36; 4,6-5,2 1(6,4; 8-10,9 и 28,5; 2,5-3,3 и 11,5 кг основной продукции.
Энергетическая эффективность применения минеральных удобрений на культурах опытного севооборота была наиболее высокой в посевах горохо-овсяной смеси (КПД — 3,46-3,75), ниже в посевах озимой ржи (КПД - 2,102,29), значительно ниже в посевах ячменя (КПД - 1,14-1,21), а на посадках картофеля энергетически эффективным было только применение минимальной дозы удобрений (КПД — 1,03-1,14). По органо-минеральной системе энергетическая эффективность значительно снижалась на всех Культурах и проявилась в первой ротации севооборота только на горохо-овсяной смеси и озимой ржи, а во второй ротации — на всех культурах.
- Показатели агрономической эффективности применения удобрений на возделываемых культурах и на пашне в целом в анализируемых хозяйствах находились в прямой зависимости от величин балансовых коэффициентов и степени соответствия фактической продуктивности посевов возможному ее уровню и в обратной - от обеспеченности посевов удобрениями.
В Вологодском районе в среднем за 1993-1998 г.г. при получении урожайности зерновых культур, сена многолетних и зеленой массы однолетних трав ниже возможного ее уровня оплата 1 кг удобрений прибавками урожая указанных культур составила 3,8; 8,8 и 22 кг, а затраты удобрений иа получении 1 т прибавки урожая - 288, 124 и 50 кг/га д.в. соответственно. При этом в хозяйствах при получении урожайности названных культур равной возможной оплата удобрений была выше и равнялась 4,1-4,3; 10-10,3 и 29,6-32,7 кг, а их затраты - ниже, составляя, 234243; 97-100 и 31-34 кг д.вЛа.
В Чекмагушевском районе в среднем за 1995-2000 годы, при получении урожайности зерновых культур, семян подсолнечника, зеленой массы кукурузы выше, а корнеплодов, сена многолетних и однолетних трав ниже
17. Агрономическая и биоэнергетическая эффективность фактического и рекомендуемого применения удобрений в хозяйствах Чекматушевского и Вологодского районов
Степень эффекта -носта Насыщенность посевов удобрения ми, кг/га д.в, Оплата 1 кг д.в. удобрений прибавками, к.е., кг Затраты энергии при системе удобрения, МЛж Биоэнергетический К1Щ, ед„ при
фактическая рекомендуемая разница фактическая рекомендуем.
ЧЕРНОЗЕМЫ
Средняя 74 6,6 2383 2517 +134 1,30 1,27
минимальная 77; 131 4,5; 4,6 1944; 3269 2502; 4837 +558; +1568 1,05; 1,07 1,51; 1,53
максимальная 44 9,7 1669 1550 -119 2,14 1,36
оптимальная 64-71 6,2-6,4 1875-2600 2137-2240 -359-+262 1,09-1,31 1,13-1,37
73-100 5,7-5,9 2635-3080 2603-3290, -32-+264 1,11-1,22 1,17-1,33
ДЕРНОВО ПОДЗОЛИСТЫЕ ПОЧВЫ
Средняя 123 4,2 3302 2208 -1094 1,32 1,72
минимальная 102 339 2,5 2,4 1978 6515 1077 1386 -901 -5129 0,67 0,60 119 1,21
максимальная 66 7,6 3679 2282 -1397 3,18 3,07
оптимальная 78-149 5,1-5,2 2361-3623 1687-3061 -674-233 1,61-1,77 1,81-1,83
возможной, на каждый килограмм удобрений были получены следующие прибавки урожая вышеназванных культур: 6,0; 3,6; 73 и 40; 7,3; 8,1 кг соответственно. При этом в хозяйствах при получении урожайности возделываемых культур равной возможной оплата удобрений прибавками урожая зерна, семян подсолнечника, и зеленой массы кукурузы была ниже, чем в среднем по району на 0,3-0,8; 1,2; 21-25 кг соответственно, а корнеплодов — выше на 10 кг.
Оплата 1 кг удобрений прибавками продуктивности всех посевов в среднем за исследуемый период на дерново-подзолистых почвах и черноземах составила 4,2 и 6,6 кг к.е. и была соответственно меньше (на 0,91,0 кг) и практически равной таковой в хозяйствах при получении фактической продуктивности посевов равной возможной (табл.17).
На д ерново-подзолистых почвах применение удобрений под картофель и особенно под многолетние травы было энергетически эффективным (биоэнергетический КПД 1,1-1,7 ел,), а при внесении их под зерновые культуры, однолетние травы и особенно под овощи на единицу энергетических затрат было получено только 0,5-0,9 единицы энергии прибавки урожая. В среднем под всеми культурами по хозяйствам биоэнергетический КПД равнялся при сложившихся системах удобрения 0,63,18, а при рекомендуемых - 1,19-3,07ед. В среднем по району применение рекомендуемых систем удобрения в хозяйствах позволит повысить КПД на 0,4 ед (табл.17).
На черноземах биоэнергетический КПД применявшихся удобрений составил: в посевах кукурузы - 6,8, сахарной свеклы - 3,0, зерновых культур - 2,2, подсолнечника - 1,4, многолетних и однолетних трав - 0,6, а в среднем под всеми культурами по принятой системе удобрения по хозяйствам -1,05-2,14 ед. Применение рекомендуемых систем удобрения вызовет в большинстве хозяйств рост энергозатрат на использование минеральных удобрений. При этом биоэнергетический КПД по хозяйствам несколько выровняется, составив 1,13-1,53, а в среднем по району останется на том же уровне (табл.17). Следует заметить, что при применении сложившихся систем удобрения биоэнергетический КПД увеличивался с уменьшением насыщенности посевов удобрениями, а при рекомендуемых - с увеличением последней (рис.1 и 2), т.е. с повышением эффективности их использования.
Рис. 1. Зависимость биоэнергетического КПД от насыщенности посевов удобрениями при сложившейся системе удобрения
I №
23 2,1 1,9 1,7 51.5 1.3 1,1 0,9 0,7
40
» ♦
60
80 100 120 140
Насыщенность удобрениями кг/гад.в.
Рис. 2. Зависимость биоэнергетического КПД от насыщенности посевов удобрениями при рекомендуемой системе удобрения
Насыавнпость удобрениями, кг/га д.в.
выводы
1.С учетом требований возделываемых культур к обеспеченности почв питательными элементами, показателей эффективного плодородия почв, структуры посевов и их продуктивности оптимальные значения балансовых коэффициентов использования элементов следовало бы иметь равными:
- на выщелоченных и типичных черноземах - по азоту - 125-130%; по фосфору — 100, 120 и 140% (соответственно при обеспеченности 3, 4 и 5 классов); по калию - 250 и 300% (на почвах 4 и 5 классов);
- на легко- и среднесуглинистых дерново-подзолистых почвах — по азоту — 90 и 100% (при компенсации потребности культур в азоте симбиотнческой азотфиксацией соответственно до 30% и более 30%); по фосфору - 100, 110 и 130% (соответственно на почвах 3,4 и 5 классов); по калию - 110,125 и 150% (при 3,4 и 5 классах обеспеченности),
2.В соответствии с оптимальными балансовыми коэффициентами использования элементов, а также с учетом биологических особенностей возделываемых культур и структуры посевов на черноземах с повышенным содержанием подвижного фосфора и высоким обменного калия (средневзвешенные значения по 13 хозяйствам) и на дерново-подзолистых почвах с повышенным содержанием этих элементов (средневзвешенные значения по 26 хозяйствам) при насыщенности посевов удобрениями 74 и 123 кг/га д.в. с оптимальным соотношением питательных элементов равным 2,5:1;13 и 2,7:1:2,6, возможная продуктивность посевов составила 22 И 22,5 ц/га к.е. соответственно.
3. На черноземах за 1995-2000 г.г. среднегодовая продуктивность возделывавшнхся культур составила 22,2 ц/га к.е. (100% возможной) с колебаниями по хозяйствам от 16,8 до 29,3 и/га к.е. (67-152% возможной) при внесении удобрений с соотношением питательных элементов близким к рекомендуемым и среднегодовых (равных и близких к оптимальным) балансовых коэффициентах использования элементов (с указанием колебаний по хозяйствам) : азота - 129% (104 - 204%); фосфора-95% (44-151%); калия -277% (158-514%),
На дерново-подзолистых почвах за 1993-1998 г.г. среднегодовая продуктивность возделывавшихся культур составила 17,3 ц/га к.е. (77% возможной) с колебаниями по хозяйствам от 9 до 32,7 ц/га к.е. (40-145% возможной) при внесении удобрений с соотношением питательных элементов заметно отличающееся от рекомендуемого и среднегодовых (значительно отличающихся от оптимальных) балансовых коэффициентах использования элементов (с колебаниями): азота - 66% (27-98%), фосфора - 88% (39-181%), калия - 170% (74-565%).
4, В большинстве исследовавшихся хозяйств обнаруженные за б лет изменения обеспеченности почв подвижными формами фосфора н калия соответствовали фактическим результатам балансовых коэффициентов использования культурами этих элементов, что позволило рассчитать расход элементов удобрений и почвы, вызвавших изменения на 10 мг/кг в пахотных почвах при полученных фактических результатах баланса. Для повышения содержания подвижного фосфора на 10 мг/кг необходимо внести сверх выноса урожаем на выщелоченных и типичных черноземах 3 класса 24 кг/га, а на почвах 4 и 5 классов при нулевом и положительном балансе наблюдалось снижение обеспеченности этим элементом, вызванное, вероятно, химическим закреплением, составляющим от 36-42 до 152 кг/га его на 10 мг/кг пахотного горизонта. Надериово-подзолистыхлегко-исреднесуглинистых почвах эти показатели значительно колебались по хозяйствам под влиянием процессов мобилизации, химической фиксации и миграции его по профилю: при преобладании первых на почвах 3,4 и 5 классов составляли 18-20, ] 5-20 и 11 кг/ га, при преобладании последних на почвах 5 класса - 52-117 кг/га, а при равенстве тех и других на почвах 4 и 5 классов - 32 и 29 кг/га соответственно.
Вынос фосфора урожаями сверх его внесения с удобрениями, вызвавший снижение обеспеченности почв подвижными его формами па 10 мг/кг, на выщелоченных и типичных черноземах 4 класса по хозяйствам колебался от 10 до ПО кг/га, на дерново-подзолистых (легко- и среднесуглинистых) почвах 3 и 5 классов составил 7 и 11-14 кг/га. Дня обменного капня эти показатели составили на выщелоченных и типичных черноземах 5 класса при балансовых коэффициентах 234-514% - 69-112 кг/га, 4 класса при балансовых коэффициентах 327-400% -162-302 кг/га. На дерново-подзолистых почвах эти показатели зависели от процессов мобилизации его из необменных форм и непроизводительных затрат в почвах хозяйств: при преобладании первых на почвах 3 и 4-5 классов они составили 76-162 и 43*65 кг/га, при преимуществе вторых на почвах 3,4 и 5 классов - 22, 9-22 и 8-11 кг/га соответственно, а при равенстве тех и других на почвах 3 и 4 классов были равны и составили - 2829 кг/га.
5. За период с 1995 по 2000 г. на черноземах в 8 хозяйствах обнаружена тенденция роста кислотности (до 0,2 ед. рН) пахотных горизонтов, а .содержание гумуса в 7 хозяйствах имело тенденцию к увеличению и в 4 хозяйствах к снижению, причем все указанные тенденции изменения находились в пределах 0,1-0,4%.
На дерново-подзолистых почвах с 1993 по 1998 г. наблюдалось более заметное увеличение кислотности (на 0,3-0,4 ед. рН) пахотных горизонтов почв только в хозяйствах с насыщенностью органическими удобрениями менее 5,7 т/га и исходным содержанием гумуса менее 3%. Содержание гумуса
заметно возрастало за 5 лет {на 0,3 7-1 >21%) в пахотных горизонтах почв тех хозяйств, где доля бобово-злаковых трав в структуре посевов составляла 5567%, а исходное содержание гумуса в почвах - 2,21 -2,97%.
6. Окупаемость каждого кг д.в. удобрений прибавками урожаев исследовавшихся культур во всех анализируемых хозяйствах ежегодно (в среднем за 5 лет) возрастала с ростом балансовых коэффициентов использования культурами питательных элементов и урожайности посевов.
На черноземах оплата 1кг д.в. удобрений прибавками продукции при соответствии фактических и возможных уровней продуктивности культур составляла; зерна - 5,2-5,7 кг, корнеплодов сахарной свеклы — 42-46 кг, семян подсолнечника — 2,4 кг, зеленой массы кукурузы - 52-62 кг, а всех возделываемых культур (в кормовых единицах) при обеспеченности 73-100 и 63-71 кг/га д.в. - соответственно 5,7-5,9 и 6,2-6,4 кг к.е. с затратами удобрений на 1тк.е. прибавки соответственно 170-177 и 156-163 кг/га д.в.
На дер ново-подзол истых почвах оплата 1 кг д.в. удобрений прибавками урожайности при соответствии фактических к возможных уровней продуктивности куль-гур составляла: зерна - 4,1-4,3 кг; сена многолетних трав -9-10; зеленой массой однолетних трав-30-33; клубней картофеля -21-24 кг, а всех возделывавшихся культур - 5,1-5,2 кг к.е. с затратами удобрений на 1 т к.е. прибавки продуктивности их- 191-197 кг/га д.в.
7. Энергетическая эффективность применения удобрений (КПД) в анализируемых хозяйствах зависела от л оч вен но- климатических условий, разновидности культур и насыщенности посевов удобрениями.
На черноземах биоэнергетический КПД применения удобрений при соответствии фактических и возможных уровней продуктивности культур составил: на зерновых— 1,8-2,1; сахарной свекле-2,3-2,8; однолетних травах (сено) - 13; кукурузе (зеленый корм) - 4,4-4,8; корнеплодах - 4,4, а всех возделываемых культур при существующих системах удобрений колебался от 1,05 до2,14ед., а в среднем -1,30ея„ рекомендуемых— от 1,13 до 1,53 ед., а средний показатель остался на том же уровне. При этом с увеличением насыщенности посевов удобрениями при существующей системе этот показатель снижался, а по рекомендуемой - повышался.
На дерново-подзолистых почвах биоэнергетический КПД применения удобрений при соответствии фактических и возможных уровней продуктивности культур составил: на зерновых - 0,9-1,0; многолетних и однолетних травах - 1,78-2,03 и 1,2-1,5 ед, и всех возделываемых культур при существующих системах удобрений изменялся от 0,6 до 3,18, а рекомендуемых - от 1,19 до 3,07 ед. В среднем по хозяйствам применение рекомендуемых систем удобрений позволит повысить этот показатель с 1,32 до 1,72 ед.
8. В стационарном опьгге на дерново-подзолистой среднесуглинистой почве с высоким содержанием подвижного фосфора и средним обменного калия за две ротации 4-польного севооборота в удобрявшихся вариантах среднегодовая урожайность культур возросла на 30-33% по сравнению с контролем, достигнув 20,0-21,6 т/га (зеленой массы) горохо-овсяной смеси, 3,46-3,70 т/га озимой ржи, 16,8-19,6 т/га картофеля, 3,53-4,08 т/га ячменя и общей продуктивности севооборота 4,9-5,5 т/га к.е„ причем по рассчитанной с помощью балансовых коэффициентов системе удобрения получено 86% планируемой урожайности однолетних трав, 106 — озимой ржи, 78% -картофеля, 117 - ячменя и 100% продуктивность севооборота. Вариабельность урожайности за 8 лет у однолетних трав от погодных условий отдельных лет зависела на 36%, от изучавшихся систем удобрений — на 51%, озимой ржи - на 88 и 10%, картофеля - 63 и 30% и ячменя - 46 и 41% соответственно.
9.Под влиянием удобрений повышалось содержание белка в зерне озимой ржи с 10,4 до 11,4-12,1%, в зерне ячменя с 11,1 до 13,6-14,0%, в зеленой массе горохо-овсяной смеси с 10,8 до 13,0-13,6%, а сбор его с урожаями увеличивался в 1,5-1,8 раза. При этом в клубнях картофеля несколько снижалось (0,6-1,2%) относительное, но возрастало абсолютное (в 1,2-1,4 раза) содержание крахмала.
10.Вынос элементов питания единицей основной с соответствующим количеством побочной продукции под влиянием удобрений возрастал у всех культур, за исключением фосфора у картофеля, причем вынос азота у однолетних трав, озимой ржи и картофеля и калия у картофеля и ячменя соответствовал рекомендуемому для Нечерноземкой зоны, а вынос фосфора и калия у однолетних трав и озимой ржи, фосфора у картофеля и ячменя и азота у ячменя - выше рекомендуемых.
Фактические балансовые коэффициенты использования азота культурами за первую ротацию соответствовали плановым, а фосфора и калия оказались ниже соответственно на 19-24 и 11-26%, а за 8 лет в расчетном варианте по азоту практически соответствовали, а по фосфору и калию оказались ниже плановых соответственно на 30 и 42%.
11. В пахотном горизонте дерново-подзолистой среднесуглинистой почвы изменения обеспеченности подвижным фосфором и обменным калием в конце каждой ротации севооборота, как правило, соответствовали фактическим балансовым коэффициентам их использования культурами.
Для повышения обеспеченности почвы на 10 мг/кг расходовалось сверх выноса от 59-68 в первой до 107 кг/га фосфора удобрений во второй ротации и от 28 по органно-минеральной до 88 кг/га по минеральной системе калия удобрений в первой ротации.
Для снижения обеспеченности почв из 10 мг/кг без удобрений вынос культурами составил: в первой ротации 14,3, а во второй 11 кг/га фосфора и 108 Н 83 кг/га калия соответственно. При отрицательном балансе калия в слабо удобрявшихся вариантах второй ротации снижение обеспеченности на 10 мг/кг наблюдалось при выносе культурами сверх внесенного с удобрениями 73-136 кг/га, а в расчетном варианте 25 кг/га этого элемента.
12. За две ротации севооборота в почвах всех удобрявшихся вариантах увеличилась обеспеченность подвижным фосфором в пахотном на 15 мг/кг и в подпахотном горизонте на 47 мг/кг, а степень подвижности фосфатов при этом выросла в 3,4 — 5 и 11-15 раз соответственно. При положительном балансе калия в первой ротации в пахотном горизонте обеспеченность обменным калием выросла на 36, легкогидролизуемым калием на 50 мг/кг и степень подвижности калия на 7,0 мг/л, а в подпахотном горизонте всех удобрявшихся вариантов увеличились лепсогидролнзуемый калий на 47-83, обменный на 23 мг/кг и степень подвижности на 1,3-1,9 мг/л. Во второй ротации содержание легкогидролизуемого и обменного калия значительно снижалось по сравнению с первой во всех удобрявшихся вариантах, а степень подвижности почти не изменялась в пахотном и подпахотном горизонтах.
В неудобряемой почве за 8 лет содержание подвижных фосфатов снизилось в горизонтах 0-20 Н 20-40 см почвы соответственно на 107 и 10 мг/кг и выросла степень подвижности фосфатов в 2-5 раз, а содержание обменного, легкогидролизуемого калия и степень подвижности его в пахотном горизонте снизились соответственно на 45; 8,0 мг/кг и 1,6 мг/л.
13.Через 8 лет содержание гумуса в пахотном горизонте снизилось на вариантах без удобрений и при разных дозах их на 0,28% при ежегодных потерях 1,05 т/га, а при расчетной системе удобрения (5вар.) это происходило в 2,3 раза медленнее, составив 0,12% и 0,45 т/га соответственно; в подпахотном горизонте содержание гумуса не изменялось.
Потери общего азота в пахотном и подпахотном горизонтах почвы удобрявшихся вариантов за 8 лет составляли ежегодно 34 кг/га. Содержание легкогидролизуемого азота в пахотном горизонте всех, кроме расчетного, вариантов после каждой и обеих ротаций снижалось на 18 мг/кг, а в расчетном после 8 лет выросло на 12 мг/кг, в подпахотном горизонте по всем вариантам после первой ротации не изменялось, а после второй - снизилось на 11 мг/кг.
14. За 8 пет по всем вариантам в пахотном горизонте одинахово возросла обменная (на ОД ед. pH) и гидролитическая (на 1,6 мг-экв/100 г) кислотность, заметно снизились сумма поглощенных оснований (на 2,3-1,4 мг-экв/100 г) и степень насыщенности основаниями (на 17-15%), причем в 5 варианте в меньшей степени; в подпахотном горизонте (20-40 см) произошли
аналогичные изменения, причем гидролитическая кислотность в удобрявшихся вариантах выросла наиболее значительно.
15. По результатам первой ротации севооборота установлена максимальная насыщенность посевов удобрениями (кг/га д.в.), обеспечившая наивысшую оплату удобрений прибавками урожаев: под однолетними травами — 225, озимой рожью - 220, картофелем - 375, ячменем - 195, а в среднем по севообороту — 255. В среднем за 8 лет оплата удобрений прибавками урожаев в расчетной системе удобрения составила (кг продукции/кг д.в, удобрений) у однолетних трав — 31 (зел. массы), у озимой ржи - 5,65 (зерна), у картофеля — 19,5 (клубней); у ячменя - 7,44 (зерна), а в среднем по севообороту — 5,07 кг к.е.
16. Энергетическая эффективность (КПД) применения минеральных удобрений под культурами севооборота оказалась равной: в посевах однолетних трав - 3,46-3,75, озимой ржи — 2,10-2,29, ячменя - 1,14-1,21, а в посадках картофеля энергетически эффективным оказалось применение только минимальной дозы (КПД — 1,03-1,14). По органно-минеральным системам энергетическая эффективность применения удобрений значительно снижалась и обнаруживалась под всеми культурами только во второй ротации севооборота при резком снижении обеспеченности посевов удобрениями.
ПРЕДЛОЖЕНИЯ ПРОИЗВОДСТВУ
В северном районе Нечерноземной зоны на дерново-подзолистых сред-несуглинистых почвах для получения урожаев зерна озимой ржи 35-37 и ячменя 37-40 ц/га, клубней картофеля 180-200 ц/га, зеленой массы горохо-овсяной смеси 200-215 ц/га в зависимости от обеспеченности землевладельцев природао-з коном и ческим и ресурсами (уровень плодородия почвы, обеспеченность удобрениями и уровень агротехники) разрабатывать системы удобрения севооборотов можно с помощью следующих дифференцированных балансовых коэффициентов использования элементов: по азоту: 110120%, по фосфору 95-130% и по калию 100-200%, не нарушая, в целом, экологической обстановки территории.
Для подобных расчетов доз удобрений вынос питательных элементов единицей основной (10ц) с соответствующим количеством побочной продукции может составлять (кг д.в.): для горохо-овсяной смеси (зеленая масса) N-3,6, Р- 0,9, К-4,4; для озимой ржи (зерно)- N-27, Р-8, К-21; для картофеля (клубни) - N-5,3, Р-1X К-7,7; для ячменя (зерно)- N-29, Р-10, К-21.
Для увеличения содержания подвижного фосфора и обменного калия на 10 мг/кг почвы затраты удобрений сверх выноса культурами могут быть следующими: по фосфору 65-107 кг/га д.в,, а по калию: при минеральных системах - 88, а при органно-минеральиых - 28 кг д.в./га. Снижение обеспеченности пахотного слоя почвы 5 класса подвижным фосфором на 10 мг/кг без удобрений наблюдается при выносе его растениями сверх внесенного с удобрениями 13 кг/га, а обменного калия на почках 4 класса дифференцировано: без удобрений -83-107, при внесении различных доз и комбинаций удобрений -73-136, при систематическом применении расчетных доз удобрении - 25 кг/га.
Список работ, опубликованных по теме диссертации
1. Жуков Ю.П., Кириллова Г.Б.,Комлева О.В, Продуктивность ячменя при комплексном применении расчетных доз удобрений с гербицидами и ретардантом // Известия ТСХА, - 1988, вып. 6. - С. 74-79.
2. Жуков Ю.П., Комлева О.В., Кириллова Г.Б. Комплексное использование // Земледелие,-1988, № 8. С. 50-51.
3. Жуков Ю.П., Комлева О.В., Кириллова Г.Б. Продуктивность культур в севообороте на окультуренной дерново-подзолистой почве при комплексном применении средств химизации // Материалы Всесоюзной конференции «Почвенно-агрохимические и экологические проблемы формирования высокопродуктивных агроценозов,- Пущине, 1988.
4. Кириллова Г.Б. Продуктивность культур в севообороте при комплексном применении расчетных систем удобрения и других средств химизации в Нечерноземье//Диссертация на соискание ученой степени канд. с.-х. наук. - М., 1988.
5. Кириллова Г.Б. Методы расчета норм удобрений. Вологда, ВМИ, 1991, 50 с.
6. Дубов ЮТ., Кириллова Г.Б., Дорого в цеваЛ.М Сборник нормативов для освоения системы земледелия и повышения плодородия почвы в хозяйствах северной части Нечерноземья//Учебное пособие для студентов и рекомендации для специалистов сельского хозяйства. -Вологда, 1992.31с.
7.Кириллова Г.Б. Влияние рекомендуемых и расчетных доз удобрений на урожайность и качество картофеля // Сб. научных трудов «Совершенствование системы ведения сельского хозяйства на Европейском севере Рос-си «»--Вологда, 1992.
8. Дубов Ю.Г., Кириллова Г.Б., Хомякова В.Н. Продуктивность картофеля при применении различных систем удобрений // Сб. научных трудов «Актуальные проблемы развития сельскохозяйственного производства». -Вологда-Молочное, 1993. С. 142-145.
9. Жуков Ю.П., Дубов Ю.Г., Кириллова Г.Б., Чухина O.A., Хомякова В.Н. Продуктивность ячменя при комплексном применении средств химизации// Сб. научных трудов ((Актуальные проблемы производства и переработки сельскохозяйственной продукции».-Вологла, ВГМХА, 1998, стр. 918. 10. Жуков Ю.П., Дубов Ю.Г., Кириллова Г.Б., Чухина O.A., Хомякова
B.Н. Продуктивность горохо-овсяной смеси и озимой ржи при применении расчетных доз удобрений в Вологодской области//Агрохимия, 1998, № 12.
C.40-44.
11, Жуков Ю.П., Кириллова Г.Б,, Эффективность применения расчетных доз удобрений под озимую рожь в условиях Вологодской области // Агрохимия, 2000, № 4, С.53-56.
12. Жуков Ю.П., Кириллова Г.Б. Эффективность применения расчетных доз удобрений и пестицидов на ячмене // Агрохимия, 2001, № 5, С. 23-26.
! 3. Кириллова Г.Б., Жуков Ю.П. Применение расчетных доз удобрений под картофель на дерново-подзолистой почве //Известия ТСХА, 2001, вып. 4, с. 81-87.
14. Жуков Ю.П., Кириллова Г.Б. Продуктивность ropoхо-овсяной смеси при применении расчетных доз удобрений в условиях Вологодской области // Известия ТСХА, 2002, №2, с. 135-143.
15. Кириллова Г.Б,, Жуков Ю.П. Качество ячменя при применении различных доз удобрений на дерново-подзолистой почве // Агрохимия, 2003, №12, с. 33-37.
16. Кириллова Г.Б., Жуков Ю.П. Качество зерна озимой ржи при применении расчетных доз удобрений в условиях Вологодской области //Известия ТСХА, 2003, №1, с. 49-63.
17. Кириллова Г.Б., Жуков Ю.П. Продуктивность культур в севообороте при различных дозах удобрений на дерново-подзолистой почве // Агрохимия, 2004,Ж,с.1-б
18. Кириллова Г.Б., Жуков Ю.П. Влияние расчетных доз удобрений на урожай и качество зеленой массы горохо-овсяной смеси // Агрохимия, 2004, №4, с. 13-16.
19. Кириллова Г,Б., Жуков Ю.П. Изменение фосфатного режима дерново-подзолистой суглинистой почвы при сельскохозяйственном использовании // Агрохимия, 2004, №9, с. 26-31.
20. Кириллова Г.Б., Жуков Ю.П. Содержание гумуса и некоторых форм азота в почве в зависимости от различных доз удобрений // Известия ТСХА, 2005, вып. 2, с. 3-9.
21. Кириллова Г.Б., Жуков Ю.П. Эффективность использования удобрений и плодородия почв в хозяйствах Вологодской области. Изд-во ТСХА. 2005.152с.
22. Кириллова Г.Б., Жуков Ю.П. Влияние расчетных доз удобрений на качество картофеля // Агрохимия, № 12.
23. Кириллова Г.Б., Жуков Ю.П. Влияние различных систем удобрения культур в севообороте на калийный режим дерново-подзолистой почвы // Агрохимия, 2005, №9, с. 1 -7,
24. Кириллова Г.Б., Жуков Ю.П. Агроэкологическая экспертиза применения удобрений в хозяйствах Чекмагушевского района Башкирии за 19952000 гг. Изд-во БГАУ, 2005. (в печати).
Объем 2.75 п. л.
Зак. 547.
Тир. 100 экз.
Центр оперативной полиграфии ФГОУ ВПО РГАУ - МСХА им. КЛ. Тимирязева 127550, Москва, ул. Тимирязевская, 44
-
Кириллова, Галина Борисовна
-
доктора сельскохозяйственных наук
-
Немчиновка, 2005
-
ВАК 06.01.04
- Повышение плодородия почв Мещерской низменности под воздействием структурных мелиораций
- Азотное, фосфатное и калийное состояние хорошо окультуренных дерново-подзолистых почв Северо-Запада России и его изменение при длительном использовании минеральных систем удобрения
- Агроэкологические аспекты снижения отрицательного влияния кислотности почв в условиях адаптивно-ландшафтного земледелия Предуралья
- Влияние разных по интенсивности систем обработки, удобрений и гербицидов на агрофизические свойства дерново-подзолистой супесчаной почвы и урожайность полевых культур
- Эффективность известкования дерново-слабоподзолистых среднесуглинистых почв и оподзоленного тяжелосуглинистого чернозема Предуралья
