Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

Эффективность сочетания известкования с минеральными удобрениями на дерново-подзолистой легкосуглинистой почве

ВАК РФ 06.01.04, Агрохимия

Автореферат диссертации по теме "Эффективность сочетания известкования с минеральными удобрениями на дерново-подзолистой легкосуглинистой почве"



На правах рукописи

НЕСТЕРОВ Андрей Алексеевич

ЭФФЕКТИВНОСТЬ СОЧЕТАНИЯ ИЗВЕСТКОВАНИЯ С МИНЕРАЛЬНЫМИ УДОБРЕНИЯМИ НА ДЕРНОВО-ПОДЗОЛИСТОЙ ЛЕГКОСУГЛИНИСТОИ ПОЧВЕ

Специальность 06.01.04 — Агрохимия

Автореферат на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук

Москва 2000

)

Работа выполнена во Всероссийском НИИ удобрений и агропочвоведекня им. Д. Н. Прянишникова, Смоленском филиале НИИСХ по удобрениям и агропочвоведению.

Научные руководители: доктор сельскохозяйственных наук,

профессор Шильников И. А. кандидат биологических наук Акакова Н. И.

Официальные оппоненты: доктор сельскохозяйственных наук

Кирпичников Н. А. кандидат сельскохозяйственных наук Игнатов В. Г.

Ведущая организация: Центральный научно-исследовательский и ироектно-технологический институт обслуживания сельского хозяйства (ЦИНАО).

Защита состоится «—^_» __"ООО года з

.. *

часов на заседании диссертационного совета Д. 020.09.01.

Всероссийского научно-исследовательского института удобрений и агропочвоведения имени Д, Н. Прянишникова по адресу: 127550, Москва, ул. Прянишникова, 31, диссертационный совет ВИУА.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Всероссийского НИИ удобрений и агропочвоведения им. Д. Н. Прянишникова.

Автореферат разослан 2000 ¿ода.

Ученый секретарь диссертационного совета доктор биологических наук

ПУХЛЛЬСКАЯ Н Г..

ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. В настоящее время главной задачей сельского хозяйства нашей страны является обеспечение ее продовольственной безопасности. В связи с этим требуется разработка наиболее рациональных и эффективных приемов повышения продуктивности пашни. Особенно актуальны такие, исследования дня условий Нечерноземной - зоны ■ России* где распространены потопнете«, дерново-подзолистые и серые лесные почвы. Они' бедны питательными веществами, , имеют: высокую кислотность и неудовлетворительные физические свойства. Известкование таких почв служит -мощным средством повышения их плодородия й роста урожайности, поэтому внесение извести в почву в свете поставленной задачи становится одним из . важнейших мероприятий. ■

Результаты научных исследований показывают, что при оптимизации . кислотности. необходимо учитывать множество факторов, среди которых первостепенное значение имеют региональные особенности почвенно-климатических условий в том числе: генетические свойства почв; их исходный уровень кислотности, объемы 1 применения минеральных удобрений. Применительно к условиям Центрального района Нечерноземной зоны России, все эти вопросы до сих лор изучены недостаточно полно.

Цель и задачи исследований. Основной целью исследований явилось изучение закономерностей действия известковых и минеральных удобрений при длительном их применении на плодородие ' почвы и урожай сельскохозяйственных культур, три возделывании их на дерново-подзолистых легкосуглиннстых почвах Смоленской области.- В задачи исследований входило: ■■'..-■- 1 ■

-изучить влияние возрастающих доз известковых и минеральных удобрений а нх взаимодействия »а урожай сельскохозяйственных культур и продуктивность севооборота;

- -установить действие возрастающих доз известковых и минеральных удобрений и их сочетаний иа основные агрохимические показатели почвы: pHtd. Hr, сумму и степень насыщенности почв основаниями, содержание подвижных соединений фосфора и обменного калия;

•оценить влияние агроклиматических, условий на продуктивность севооборота в зависимости от применяемой системы удобрения:

-разработать- математические модели, характеризующие количественную зависимость влияния возрастающих доз известковых и минеральных удобрений и их сочетаний на урожай сельскохозяйственных культур, ■

Научная новганаработызаключается в установлении количественной связи урожайности культур полевого севооборота и качества продукции с уровнем известкования и минерального питания.

Уптанлддены-аавшшщ^нплтн т»Дгтяи^ Ц р»чмпп.алт.и. и

минеральных удобрений Низ" сКлЫгйййеяых, дфново-лодзолистых почвак в НлУЧЧДЯ БИБЛИОТЕКА.Т

МОСК. С: . ЧЛ1П1Ш I

йЧ&ЧЕШйШых, дфн 'ЧЧАЯ БИБЛИОТЕКА. Т • с - академии" [

конкретных условиях Смоленской области. Изучено влияние погодных условий на их эффективность. Определён банане н уточнены нормативы расхода извести ■ для изменения параметров плодородия почвы. Практическая ценность работы.

Исследования выполнялись по программе «Плодородия» по ■ госзаказу Минсельхозпрода РФ № 154.17.2.26.99 от 10 июня 1999 г. и были использованы при разработке . «Агроэкологическнх н ■ энергоресурсосберегзюших приемов сочетания известкования с минеральными удобрениями».

- Полученные- к исследованиях данные являются теоретической- и практической основой для рационального применения удобрений и извести в условиях Центрального района Нечерноземной зоны России, прогнозирования действия туков и извести на свойства почвы и урожай сельскохозяйственных ■ культур. ; ..':■*■■"."'' <■; V

-Результаты исследований были использованы в разработке комплексной программы сохранения и повышения плодородия почв Смоленской области на 1996-2000годы. /'. • .. '

Полученные &~длительиом полевом опыте данные явились научным обоснованием известкования как приема экономного использования удобрений, что имеет экономическое и природоохрашюе значение.

Матерналы исетед01шгай нспа11ьзукггся1фи изучен1ш курса «Основы земледелия» и «Агрохимия» в Смоленском сельскохозяйственном институте.

Разработана «Методика прогноза ' изменения / кислотности почв» . на примере Смоленской; области, используемая в настоящее время - в агрохимической службе Минсельхозпрода РФ. ; - -. ■

Наши данные возводили выявить оптимальные дозы извести с точки зрештя их окупаемости и продолжительности действия.

. Получены математические зависимости для прогнозирования динамики Продуктивности к изменения плодородия как известкованных, так я не известкованных почв, как отдельно^ так н на фоне длительного применения минеральных удобрений. - "

Апробация работы. Результаты работы докладывались на межвузовской научно-практической конференшот (г. Смоленск, 1997). Научно-практической конференции, «Эколого-экономпческле и агротехнические аспекты земледелия», Пенза, 1999. На конференции молодых специалистов ВИУА 1998, ' 1999 гг. (отмечен дипломом II степени) я Санкт-Петербургской СХА 1999 год.

* Публикации, По теме диссертации опубликовано 8 работ.

! Разработанные рекомендации по материалам диссертационной работы отмечены серебряной медалью Москва, ВВЦ, №14 (п.5) от 14,10.1998 года. ' Обь^м в - структура диссерташм. Диссертация изложена на 162 страницах: машинописного текста я состоит ш введения, б глав, выводов и предложений ■ производству,^. - списка . используемой ■ литературы (¿74 наименования, из них 12 иностранных) н 26 страниц приложения.-

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

1.Условня и методика проведения исследований. Все исследования проводились в многолетнем стайнокарном опыте,'заложенном в Смоленском филиале В НУ А к 1961 году заведующей лабораторией известкования и системы удобрений Смоленского филиала ВИУА Л.П.Удаловой и старшим научным сотрудником Т.Козловой под руководством заведующего лабораторией известкования и агропочвоведекия ВИУА И„А111илышкова.

Климат Смоленской области умеренно-континентальный. Средняя годовая температура воздуха равна 4,1 вС. Сумма положительных температур воздуха выше 10 °С составляет 1970 °С, По количеству атмосферных осадков область относится к зоне достаточного увлажнения: за год выпадает 600-700 мм осадков, за вегетационный период - 320-350 мм. Гидротермическнй коэффициент за май-июль равен 1,61.'; . ■■

Область находится в полосе благоприятного сочетания тепла к влаги, что положительно сказывается на водно-воздушном режиме почвы. Следует отметить, что в отдельные годы имеют место существенные различия в распределении осадков во времени. -

Метеорологические условия -в годы проведения исследований былн -различными, но типичными для зоны. За весь период наблюдения тепло обеспеченность возделываемых культур в течение 3 лет (1990, 1992, 1996гг.) находилась в пределах нормы, 4 года (1984, 1985,1995, 1997гг.) были умеренно теплыми, а 3 года (1986, 198$, 1989гг.) жаркими, в течение 5 лет темперзтура была ниже средней многолетней. Влагообеспеченность сильно различалась погодам, при этом « лет (1982, 1983, ■ 1984, 1985,; 1990, 1997гг.) по распределению осадков были близкими к средним многолетним показателям, для 3 лет (1986, 1988, 1989гг.) была характерна весенняя засуха, а 4 года (1987, 1991, 1995, 1996гг.) наблюдалось обильное выпадение осадков-в весенний период, 2 года вмели избыточную влагообеспеченность весь вегетационный период. 1 ■

Палевой опыт заложен на дериово-шдаолистой пегкосуглшшстой почве, сформированной на моренном суглинке. Почва пахотного слоя имела следующие агрохимические показатели: рНщ 4,2-4,5, гидролитическая кислотность (по Каппену) - 5,5, обменная кислотность 0,8, сумма поглощенных оснований (по Капену- Гильковицу) - 3,0-4.0 """"/мо г »ш. степень насыщенности почв основаниями 30-40%, содержание подвижного алюминия (по Соколову) - 7 мг на 100 г почвы, подвижного фосфора (по Кирсанову) -5 - 7 мг, обменного калия - 6-10 мг на 100 г почвы, гумуса (по Тюрину) - 2,0%. В слое почвы глубже 70-80 см реакция среды слабощелочная. -

Опыт двухфахторный, заложен по факгориаяьной схеме (6х4)хЗ Од позволяет выявить величину и характер действия н взаимодействия факторов.

одним из которых является известковое удобрение, другим, имеющим составной характер, полное минеральное удобрение. Оба фактора изучаются в отдельности и в различном сочетали и доз. Дозы обоих видов удобрений возрастающие (шесть доз извести и четыре дозы ШРК), включая нулевую.) Дозы известкового удобрения (известняковой муки) представлены в долях гидролитической кислотности (от 0,5 до 2,5). Известняковую муку вносили под ' зяблевую вспашку, однократная доза по г.к. состав ¡ша 8,3т/га в пересчете на СаСО). Дозы минеральных удобрений . (аммиачной селитры, двойного суперфосфата, хлористого калия) соответствуют трем уровням; среднему (КРК)1, повышенному (МРК)2, и высокому (ЫРК)З. Конкретные дозы удобрений под различные культуры приведены в таблице 1. •

Таблица I,

Дозы минеральных удобрений применяемые под изучаемые сельскохозяйственные культуры

Культура Доза минеральных удобрений " N ' р1о1 К)0

кг, действующего вещества па 1 га

Озимая пшеница Средняя 45 ■ ■ 45 45

Повышенная 90 90 90

Высокая 135 135 135

Ячмень с подсевом трав ■ Средняя 45 30 45

Повышенная 90 • 60 90

Высокая 135 -90 135

Травы 1 г.п. НЕУДОБРЯЛИСЬ

Лен . Средняя 20 ■ 45 60

Повышенная 40 90 120

Высокая 60 135 180

Картофель ■■■ Средняя ■ 45 ' 45 - 60

Повышенная 90 90 ■ 120

Высокая 135 135 (80

. Рожь Средняя 30 • 30 30

Повышенная 60 60 60

Высокая 90 90 90

Горохоовсяная смесь Средняя 45 30 45

Повышенная - 90 ■ 60 90

Высокая 135 90 135

Химические анализы почв выполнены стандартными методами. Статистическая обработка, результатов исследований "осуществлена дисперсвошшм и корреляционио- регрессионным методами с привлечением

пэвм. ■ : V

2.Влияние возрастающих доз извести н минеральных удобрений н их сочетания на продуктивность культур севооборота.

■: ■ Урожайность сельскохозяйственных культур - основной интегрирующий показатель, характеризующий плодородие почвы и эффективность того или иного агрономического приема, в том числе н применения удобрения.

Полученные в опыте данные за две ротации семипольного севооборота позволяют рассматривать их во многих аспектах, в том числе для определения роли извести и минеральных удобрений, а также их сочетания в повышении урожайности культур и мониторинга изменения во времени их эффективности.

■ D опыте получена очень высокая отзывчивость на известкование всех культур севооборота. Так, даже внесение половинной (по г.к.) дозы извести позволило повысить урожай в среднем -за все годы исследований: озимой пшеницы на 49%, ячменя на 55%, сена.многолетних трав из 24%, озимой ржи на 54%, льносоломхн на 33%, клубней картофеля на 31%, ссна однолетнич трав на 38% (Табл. 2). Причем на зерновых культурах и травах действие мелиоранта было сравнимым с действием средней дозы минеральных удобрений, а на льне и картофеле известкование обеспечивало урожай на 14% меньше, чем в варианте с внесением средней дозы (NPK),

Доза мелиоранта, обеспечивающая максимальную эффективность для каждой культуры севооборота, была различной, однако увеличение урожая по отношению к варианту произвесткованному по ОД г.к., для озимой пшеницы, ячменя и картофеля не превышало б % , а для трав и озимой ржи находилось в пределах. 11-18%. Это свидетельствует о значительном снижении эффективности при дальнейшем повышении применяемых доз извести.

Максимальная продуктивность растений обеспечивалась применением минеральных удобрений на произвесткованной почве. При этом сочетание средней дозы (NPK) с половинной дозой извести на большинстве культур по эффективности превосходило действие высокой дозы минеральных удобрений на 7-30%, только для озимой ржи и горохоовсяной смеси были получены равные урожаи на этих вариантах. Это свидетельствует об известковании, как приеме более экономного кспользования минеральных удобрений.

Вариант сочетания изучаемых факторов обеспечивающий максимальный урожай для каждой культуры был индивидуальным. Однако, как видно из. таблицы 3, во всех случаях для . его получения требовалось внесение повышенной и высокой дозы минеральных удобрений на произвесткованной полными (по г.к.) и более высокими дозами извести почве. При этом следуст отметить, что вариант с сочетанием средней дозы (NPK) к половинкой (по г.к.) дозой извести с точки зрения окупаемости имеет наилучшие параметры для всех культур, а урожай на нем составлял для озимой пшеницы, многолетних трав, картофеля и льна 94-98%, а для ячменя, озимой ржи к горохоовеяной . смеси 79-85% от максимума.

'"''"''■'■■'1 '■.■"".'■".■ '."-' - " ' Таблица 2

Влкшше возрастающих дм извести н минеральных удобрений на урожай сельскохозяйственных культур и продукт» в кость севооборота '

Дога СаСОэ ' ДозыСЧРК) ■ ■■ Д<пы(ОТК)

Нет (ИРК)! (№К)2 <№К)3 Нет <«РК>1 ^'РК)2 (КРК)3

Озимая пшепиця Ячмень

0,0 18,5 30,1 30,6 : 293 13,1 23,8 26,3 27,4

0,5 27,5 38,2 38,4 37,7 20,3 31,0 33,4 34.5

1,0 -.28,9 39,2 39,3 37,8 21,4 32,0 34.4 35,6

1,5 29,1 39,1 39,1 37,5 21.4 32,0 34,4 35,6

2,0 28,6 38,4 383 36,6 20,8 31,5 34.0 35.1

2,5 27.7 37.3 37,1 ■ 353 20,0 30,6 333 34.2

Травы 1 года пользования' Озимая рожь

0,0 36,9 54г8 55,8 41,8 14,3 25,6 29,6 ■ 32,4

0,5 45,6 60,9 60,3 44.9 22,0 32,5 36,2 33,8

1,0 48,7 623 60,6 44,0 24,0 343 37,8 ■ 40,1

1.5 50,2 62,5 59.5 41,9 25.0 35,0 38,5 40,8

2,0 50,7 61.5 57.5 38,8 25,6 35,5 38.8 41,0

2,5 503 59,9 54,7 35.0 25.9 35,5 38,8 41,0

Урожай льносоломкн Картофель

0.0 24,3 38,0 40,8 41,2 100 155 166 170

0,5 323 46,0 48,5 . 49,2 131 182 19! 194

1,0 32,7 46,3 48.8 49,6 134 182 191 193

1.5 31,7 45,4 48.0 48,7 132 179 187 189

2,0 гол 43,8 46,4 47,1 127 173 181 182

2,5 . 28Л 41,9 42,9 45,1 122 166 174 175

. Горохоовсяная смесь Среднегодовая продуктивность севооборота

0,0 203 35,9 40,7 43,7 14.4 23,5 25,3 26,0

0,5 27,8 42,9 ■ 473 50,4 21,1 29,7 31,4 31,8

1,0 30,0 45.0 493 52,2 22,2 30.6 32.1 32,5

1Л 31,4 46,2 50.6 53 Л . 22,4 30,6 32,0 323

- 2,0 32,2 46,9 513 54.0 21,9 30,0 31,4 31,7

2*5 32,8 47,4 51,7 543 - 213 29,2 30,6 30.8

Таблица 3

Окупаемость минеральных удобрений сельскохозяйственной продукцией ■ в зависимости от применяемой системы удобрения

Культура Доза Урожай ц/га 1 %к контролю

СаСО] МРК

Озимая пшеница шах 1.0 М«Р9оК»(1 39,3 7.7 212,4

ор1 0,5 38,2 14,6 206,4

Ячмень шах 1.0 35.6 6,3 271,7

ор1 0,5 Ы^РтК«) 31,0 14,9 236.6

Многолетние., травы * шах 1,5 КмРяК« 62.5 — 176,7

ор( 0,5 60,9 — ■ 165,0

Озимая рожь тач 2,0 И^РчоКчо 41 9.9 286,7

ор1 0,5 КмРэпКад 32,5 20,2 ■ 227,2

Лен тах 1.0 49.6 6,8 204,1

ор( 0,5 46,0 17.4 1893

Картофель тах 0,5 194 20,7 194

ор( 0,5 182 54 182

Горохоовсяная тах 2,5 54.3 9.5 268.8

ор( 0,5 ^Р^К« 42,9 18,9 212,3

Севооборот** шах 1.0 Мю^РюзКц! 32.5 5.3 225,6

Ор1 МЧЛРМКад 29.1 15.9 206,3

Примечание: I - окупаемость 1 кг М>К кг сельскохозяйственной продукции; * - Под многолетние травы указаны дозы, вносимые под покровную культуру (здесь учитывается их последействие)!

"• дозы минеральных удобрений среднегодовые, урожай указан в з.е.

Результаты исследований показывают, что известкование является мощнейшим фактором увеличения продуктивности севооборота. Так, внесение половинной (по г.к.) дозы извести позволило в среднем за две ротации севооборота получеть 21,1 и/га з.е. в год (таблица-2), а каждая внесенная тонна извести за 14 лет окупила себя 2,3 т. з.е. основной продукции. При этом среднегодовой урожай на этом варианте составлял 90% от урожая получаемого при внесении средней дозы (КРК). что с учетом ежегодного внесения последних значительно превосходит их по эффективности.

Наибольшая среднегодовая продуктивность севооборота (в -32,5 и/га з.е. основной продукции) обеспечивалась при сочетании высокой дозы минеральных удобрений и полной дозы извести. Однако оптимальным по окупаемое™ затраченных средств'следует, считать внесение средней доты (ИРК) на произвесткованной по 0,5 г.к. дозой почве. При этом среднегодовой урожай снижался всего на 9% по сравнению с максимальным' по продуктивности; вариантом, - а окупаемость затраченных минеральных

удобрений возрастала в три раза. '

Математическое выражение зависимости урожая культур севооборота от изучаемых факторов за каждую ротацию севооборота представлено в таблице 4.

■ .'■." ' Таблица 4 '

Уравнения регрессии, описывающие зависимость урожая от применяемых доз извести и минеральных удобрении.

Ротация V ^ Уравнение регрессии- 11

Озимая пшеница

I 0,96

II I7,4+18J*Caw+20,I*(NPK>w-6,9*C»-7,0'(NPK)+2,4*((NPK)*C»)*J : 0,90

III 20,41- 9,6»С*°л+20.4*( N РК)*-5- 4,4'C»-7,8'(N Р К Ь 3.0*<(N РК >*Са )*' 0.98

Ячмень с подсевом трав :

I ll^+l5,9*C«M+1l,8*(NPK)*i-7,4*C«-2,6*(NPK) - 0,96

11 0.98

Многолетние травы ,■■.-'■ ■,■■■■"-■"

I 23.9+24РК )*J-S J*C»-4,7-<NP K)-2,3*< CW N P К) l'* 0.83

И 1S,7+l«,2'C»w+t2,7»(NPK)*'t-6,6»C«-1 J'(NPK>i.l •(C»*<NPK})'^ 0,98

III 49,9+9,8*C»+47,5*( NPK >-2,4»C»J-14,6»(N PK )'-3.7 •( N PK)*Ci 0.97

Озимая рожь

I 0,97

11 16,2m,5<iM+l«,0NNFK)"-2,S»C*-2,4'<NPK) 0.98

Леи.

I 12.Я-1 VC«"+I2,I*(NPK)"-1I>C»^,9«(NPK> ' 0,92

11 3S.i+t1,7»Cii*'s+26,l-(NPK>M-g,7*C»-e,9-iNPK) ; . , 0,91

" ■ Картофель - ц '• '--t • »

I 0.92

н 152,9+100,l'Cew+!3M^PlQw-49,2*Ca-3S,9*fl4PK>.0,5»(C»*<NFK))" 0,93

Горохоовсяиая смесь

Г - 22.$+10tS«C»w+l3,S«<NPK)*s - 0,98

II 0,98

" '.- Продуктивность севооборота по ротациям '

I 11,7+14,6*C«"+9,I*(NPK>M-<^,Ca-2J-{NPi£)-I,e*<C**(NPK))0 0.9T

II 17,1+13,1-(КРЮ 1 S,9*(NPK)"-£,7*C«-< Л *(NPK) 0,98

Примечание: Са - дозы извести в долях по г.к.; ; •

. (NPK)- доза минеральных удобрений в колированных единицах. •

*' ' Динамика изменения продуктивности отдельных культур севооборота в

зависимости от применяемой системы'удобрения описывалась следующими уравнениями регрессии:.

Озимая пшеница (ц/т) = 2,4+ 2&,7-С*м+ 14,2-(МРК)® '+ 19.3'Xе'5- 7,9<а -

7,1*(КРК)-.4,0*Х- 1,5*(Са*Х)*®+ ^зЦ^РК^Х)**; 11=0,87

Ячмень (ц/га) = 3,9-1- 12,2-Са^*+ 12,8^ТК)*;'+ «,3*Са- 3,8-(КРК) -

1,8-Х+0,8'(Са-Х)*-'+0,9-((«РК)*Х)"; . 11-0,85

Озимая рожь (ц/т)" 11,9+ 10,0>Са^+ЗД^РЮ'-Ч 1,0*Х*,!-4,1*Са-

1,9^РК)-0,8'(Са*(МРК))®5+1,3*(С)1*Х)ад+4,0ЧХ*(МРК))«; 11=0,93 Горохо-овсе » 20,9+ 31,0*Са®'5+ 20,5*(№К)*Л- 3,2>Са- 3,1*(МРК) » .

5,9«(Са»Х)"-ОЛЧО^РЮ'Х)*-5; К=0,93

Где: (Г^РК>- доза минеральных удобрений в колированных единицах; Са-дозаизвести пог.к.;Х-годы последействия извести. г

Данные уравнения показывают, что действие извести, н минеральных удобрений было положительным во. все годы. По мере увеличения их доз наблюдалось снижение их эффективности. Эффект взаимодействия изучаемых факторов для озимой ржи был отрицательным, а для озимой гпиеншш, ячменя и горохоовсяной смеси не проявился совсем. Действие фактора времени на эффективность используемых приемов по культурам было схожим и достоверно описывается нижеприведенным уравнением: -Изменение продуктивности севооборота во времени: Урожай а М+10,9'Са*,'-2,17-(НРК>|,*-б)0*Са-53ЧМРК)+0,б*Х-

0,8'(Са*(1\РК))*'5+0,92*(Са'Х)*,1+4,б«((МРК)-Х)*3! ^ 11*0,99 Из уравнения следует, что на протяжении двух ротаций происходило увеличение, как обшей продуктивности севооборота, так. и эффекта от известкования и применения минеральных удобрений. Однако участие каждого фактора в получении урожая по ротациям было различным. ■ . -

Так, например, в первую ротацию при сочетании полуторной дозы извести и высокой дозы минеральных, удобрений была ' достигнута продуктивность в 25 и/га з.е. в год, при этом доля участия извести и (МРК) в получении урожая составляла по 29% соответственно. Во вторую ротацию, при увеличении продуктивности на этом вариант« до 39и/га з.е.' в год, эти показатели равнялись 22 и 40,7% соответственно. При внесении одной извести доля ее участия в получении урожая снижалась с 37 да 35% за две ротации севооборота, а доля (ЫРК) за этот же промежуток времени наоборот возрастала с 37 до 50%. Таким образом» с течением; времени при- общем росте продуктивности эффективность известкования снижается, а минеральных удобрений наоборот возрастает, причем такой характер действия наблюдается как при совместном, так и при раздельном их использовании. ■":■:■

3, Изменение свойств почвы при длительном внесенин удобрений и из вестко вании.

3,1 Кислотность почвы и поглошенные основания

Влияние известкования и минеральных удобрений при длительном их применении (15 лет) на изменение физико-химических показателей пахотного : слоя почв отражены в уравнениях регрессии: р! 1 » 3,42+0,27-С» *'1+0,56«\'5+0, ОЗ'Са-О, I б-Х-0,0^ ЧСа *Х )"-5; К=0,90 Нг-4,82А43*Са<"-],41*Х*-'+0,00[1«У(1+0^0-Х; К=0,74

8 - 0,73+0173*Сав'5+0,05»У11'>?;+2,6*.\4'5+0,0б*Са-0,003» -0,5-Х-

0,2«(СаЛгаЛ'; К=0,85

где; Са - дозы извести в т/га; Ус1 - суммарная доза (ИРК) в кг/га севооборотной плошали в год; X - год после щьестковання.

Из приведенных уравнений видно, что наиболее значимым фактором в изменении юучаемых показателей оказалось известкование, оно способствовало нейтрализации всех видов почвенной кислотности и насыщению почвенно-поглощающего комплекса основаниями. Минеральные удобрения повышали гидролитическую кислотность и снижали насыщенность почв обменными основаниями, при этом их действие на рНы оказалось статистически недоказанным. Использование минеральных удобрений на известкованном фоне способствовало более интенсивному выносу обменных оснований.

Действие мелиоранта на кислотность почвы подразделяется на два . периода. Первоначально после внесения известковых удобрений происходит снижение кислотности почвы. Максимальное смешение Нг отмечается через шесть, а рНол - через 4-6 лет после внесения мелиоранта. В последующем наблюдается постепенное подкнеление почвы, однако меллиорант в дозе по 0,5 г.к. не прекращал свое нейтрализующее действие даже через 15 лет после его внесения в почву, как отдельно, так и на фоне применения высоких доз минеральных удобрений. •

Наибольшая нейтрализация форм почвенной кислотности вызвана дозами извести рассчитанными по 1,5 и 2,0 г.к. (общий сдвиг рН^ и Нг составил 1,57-1,76 и 2,3-2,3 ыг.экв/100 г) В то же время наиболее интенсивное снижение кислотности почвы наблюдалось от применения мелиоранта в дозе по 0,5 г.к. (сдвиг рым и ВД-от одной тонны СаСОз составил 0,21 и0,34 мг.экв/100 г ■ соответственно). С увеличением дозы известкового удобрения его. нейтрализующий эффект пересчете яа 1 ; т/га СаС03 уменьшается в 1,5-2,8раза. .; ,'. . - ,;'' .'.'.' ;

Кроме этого нами были определены среднегодовые темпы потерь СаСО) ■ - почвой ■ при. известковании возрастающими дозами извести в сочетании с применением минеральных удобрений (таблица 5). - . . V

При увеличении доз извести с 4,15 до 20,75 т/га потери СзСО} из легкосугликистой дерново-подзолистой почвы возросли на 519 кт/га в гол, причем увеличение выноса при увеличении дозы наблюдалось как отдельно, так на фоне возрастающих доз минеральных удобрений.

Таблица 5

Потерн CaCOj из дерново-подзолистой ' л сгкосу глинистой почни протмсткоьашюй bojрастагошими дозами извести при исполышмшнн возрастающих лоз минеральных удобрснпП

Доза СаСОэ Доза минеральных удпГцншш

по г. к. т/га Нет Средняя [losi-iuirmiax Нысок'ая

0.5 4,15 138 ИЗ 126 151

1,0 8,3 255 - 213 234 277

1.5 12,45 402 348 375 428

2,0 16,6 538 474 506 569

2,5 20.75 658 568 603 674

Минеральные удобрения в средней и повышенной дозах способствов;1ян снижению потерь кальция на 5-18% (по отношению к варианту без их применения), использование повышенной дозы наоборот увеличивало потери на 2-9%. Такая тенденция нх действии объясняется взаимодействием двух процессов: с одно Л стороны, минеральные удобрения, как подтверждено многими исследованиями, способствуют увеличению потерь кзльиня почвой, с другой, увеличивая )-рожай произрастающих, на данной плошали культур, способствуют уменьшению фильтрации атмосферных осадков и, следовательно, снижению потерь кальция. Таким образом, характер действия NPK на потерю карбонатов почвой зависит от соотношений происходящих под их воздействием процессов.

Согласно нашнм расчетам, ежегодные потери извести, в процентах от количества вносимой извести, на дериово-подзолистоЙ легкосугл инистоЛ почве составляют 2,5-3,5%. Основываясь на этом можно сказать, что внесенная известь исчерпывает свой ресурс не менее чем через 27-30 лет.

При разработке системы удобрения полевых севооборотов на сильнокислых, легкосуглинистых дерново-подзолистых лочвах Нечерноземья России необходимо учитывать указанный характер действия физиологически кислых минеральных удобрений и извести на физнко-химические свойства .этого.типа почв. В целях снижения неблагоприятного действия на свойства дерново-подзолистых почв' минеральных удобрений следует наряду с их систематическим применением вносить известковые материалы дли устранения избыточной кислотности и улучшения халышевого баланса почвы.

3.2 Изменение фосфатного и калийного режима почв.

Наши исследования показали, что без применения удобрений содержание подвижных соединений фосфора (по Кирсанову) в слое почвы 0-20 см за 15 лет наблюдений остается практически на первоначальном уровне (53 мг/кг почвы). Систематическое внесение . Р- ^ туков достоверно повышает . количество ноднижиой РгО^в пахотном слое почвы (табл.6), '. ■ ■

. . .•-'-"'.'." ■„','; • .- ; Таблица 6.

Илшшт возрастающих доз минеральных удобрений на содержание

Доза фосфора Голы последействия твести

1 3 6 9 12 15

Контроль ' 5.2 ■■ " ■ 5,3 ■ ; 5,3 5.3 • 5,3 " 5,3

Средняя 6.1 ■' 6,2 6,4 6,6 6.8 7,0

Попы (псиная 6,9 ■ 7.1 ■' -7.5 ' 7.9 8,3 8,7

Высокая 7.7 8.1 8,6 9,2 9.8 10,4

Чем выше доза и продолжительнее срок \ внесения удобрений, содержащих фосфор, тем больше подвижных соединений Р^О) накапливается в почве. Наблюдаемая зависимость выражалась следующим уравнением регрессии: '' '

Р,0$=» 5,27+0,0215«Р+ 0,00|9«(Р.Х); И=0,64 Где: Р-среднегодовая доза (кг/га д.в.); . ■

Из уравнения видно,' что скорость накопления в почве подвижного фосфора можно регулировать изменением доз фосфорных удобрений, причем с течением времени (X) действие вносимых туков усиливается. Известкование на . фоне применения минеральных удобрений практически не влияет на содержание подвижного Р)0( в почве. ■ "

. В таблице 7 представлена динамика содержания обменного каля в почве ; при применении возрастающих доз извести н минеральных удобрений. *..,'.■■■■ ,"■.■,■ .'! Таблица 7.

Влияние возрастающих лоз минеральных удобрений на содержание обменного калия в почве (мг/ 100 г почвы) •

Дма калия . Годы последействия твести

1 3 6 9 12 15

Контроль 5,5 ■ 6,2 6,8 7.3 7.6 8,0.

Средня« 5.7' 7.0 8,2 9.1 9,9 10,6

Повышенная 6,5 8,0 9,5 10,6 11,5 12,4

Высокая ' 7,4 ' 9,1 10,7 12.1 13,1 14,1

Нашими исследованиями было установлено, что известкование не влияет на содержание обменного калия в почве, а наибольшее действие на изменение этого показателя оказывали калнйсодержащие удобрения и время, в течение ' которого они вносились.

Регрессионная модель, отражающая зависимость содержания обменного калия в почве от доз калийных удобрений и времени их внесения имеет следующий вид: ■ -

KiO=4,69-0,2 9»Кв',+0,856*.\°*,+0,03 *К+0,13*{ К»ХR^0,77

Где: К - среднегодовые дозы калийных удобрений (кг/га д.в.);

X - газы, в течение которых вносилась данная доза, . Следует подчерюгуть, что нлкоазение калия в лочве шло и без внесения калийных удобрений, т.е. при отрицательном балансе этого эле мола.

4.Лгрл метеорологически с условии и эффективность удоАрсннй.

Анализ обобщенных данник учета, урожаев кулыур за две ротации . семипольного севооборота показал, что применение изиести и удобрений способствует повышению продуктивности культур севооборота не только в нормальные, но и экстремальные по погодным условиям годы (табл. 8).

; - , Tai'. iiiiu 8 "

Среднегодовая продуктивность севооборота в зависимости !>т ногоянмх условий и прим синем ой системы удобрений (н/га з.е.)

Дозы (NPK) Дозы СаСО) по г.к.

0,0 | 0,5 | 1,0 1,5 2,0 | 2,5

Неблагоприятные годы ■

Контроль 11,4 15,0 18,1 17,4 17,2 16,5

Средняя "' 16,8 21,6 26,2 27,2 26,5 24,7

Повышенная ' 19,2 24,6 . 29,1 28,3 27,1 ■ 25,9

Высокая 20,7 26,6 29,0 28,0 26,6 25,5

Нормальные годы

Контроль 15,2 19,2 21,8 22,6 22,7 22.9

Средняя 22,6 27,4 31,0 30,5 30,3 30,0

Повышенная 26,1 30,6 34,4 32,8 31,6 31,1

Высокая 27,5 31,8 33,7 32,3 31,0 30,5

■ ■ ■ Благоп! эиятные годы

Контроль 23,0 32^ 34,7 33,2 30,3 29,6

Средняя " 35,4: 40,9 41Л 41,6 41,0 . 38,3

Повышенная 35,9 41,8 42р0 39,9 37,9 34,5

Высокая 34,9 36,2 36.3 ■ ■ 35,9 34.5 33,9

Принята . считать, что . внесение удобрений, позволяет сглаживать

неблагоприятное влияние погоды на продуктивность возделываемой культуры, повышать устойчивость урожаев. Данные опыта подтвердили эту точку зрения. По значимости стабилизации урожаев . культур севооборота в наших исследованиях отдельные факторы располагались в такой последовательности: (СаСО}+- (№К)) > (КРК) > (СаСО}). При этом использование минеральных удобрений и извести как отдельно, так и в сочетании повышало устойчивость культур к неблагоприятным факторам погоды ' и значительно увеличивало отзывчивость культур на благоприятные климатические условия.'

Дисперсионный анализ продуктивности культур севооборота позволил установить долю влияния минеральных удобрений, извести и погодных условий, а ■ также их сочетаний на колебания продуктивности сельскохозяйственных культур. В таблице 9 представлены результаты этих расчетов,

■ Таблица 9

Влияние различных факторов на колебания урожая культур севооборота

(% к общему варьированию по вариантам)

Фактор OIVMM - 1Ш1СННЦ1 Ячмень Многолетни* тряаы Olí! МАЯ ' рожь Лен К»рто-фель Городе ФДОЯНЫ смесь

Погода (Л) 32,4 18,9 63,7 43,4 88,2 86,5 38,4

Известкование (В) 11,4 14,8 4,8 12,2 м 1,2 9,5

Мин. удобрения (С) 19,6 51,1 5,1 34.5 5,4 7,8 37,7

Взаимодействия Л В 9,7 3,5 2,1 1.1 0,4 0,4 . 4.7

АС 19,9 6Т8 20,4 4,8 2,9 Зт° 4,3

ВС 1.0 1.? I,7 0,9 0,4 0.3 0,5

ABC 6,0 3,2 2 Д 3.1 1,3 0.8 5,0

Они показывают, что для условий Смоленской области фактором, ' оказывающим наибольшее влияние на колебания, урожайносги культур, оказывается складывающиеся агроклиматические условия, за ними по убыванию следуют минеральные удобрения н мелиоративные мероприятия.

Определение доли влияния взаимодействия изучаемых факторов на урожай показало, что наибольшую , значимость среди них имеет сочетание погодных условий и (ИРК), погодные условия в сочетании с известью стоят на втором месте, далее за ними следуют тройное сочетание всех факторов и сочетание "ПзвестьЧЬТК)".

Дополнительно нами были вычислены коэффициенты корреляции, отражающие зависимость урожая от складывающихся агроклиматических * условий (таблица 10). Полученные данные свидетельствуют о повышенной чувствительности многолетних трав, льна и картофеля к погодным условиям. Так, урожай многолетних трав в наибольшей степени обуславливался осадками -

■ и

. мая, июля и температурными условиями июня и имел прямую зависимость от этих показателей. Для льна определяющим фактором в получении урожая оказалась температура июня-августа, причем с повышением температуры происходило снижение урожая. Урожайность картофеля в наибольшей степени зависел от осадков мая, и июня, причем в первом случае наблюдалась прямая, а во втором обратная зависимость. .

■ Таблица 1«

: . Корреляционная связь между урожаем п агроклиматическими условиями.

Культуры Сумма осадков та месяц Среднемесячная 1°С

Май Июнь Июль Авг Май Нюнь Июль Л «г

Ошмая пшеница -0,33 0.23 -0,19 -0,16 0,06 0,16 0,35 0.34

Ячмень -0.20 0,14 0,81 -0,47 -0,16 -0,68 -О,06 0,47

Многолетние травы 0,76 -0,39 0,54 0,69 -0,31 0,51 0,17 -0,33

Ошмая рожь 0,46 0,25 -0,16 -0.52 -0,29 -0,31 0,00 0.27

Лен -0.60 0,11 -0.05 -0,34 0.42 -0.70 -0.80 -0,79

Картофель 0,78 -0,91 -0.36 0,00 -0,17 -0,35 -0,51 -0.41

Однолетние травы -0.30 0.09 -0,41 0,69 -0.18 -0,12 0.69 0.47

Колебания урожая озимой пшеницы, озимой ржи и горохоовсяной смесн на 32-43% были обусловлены климатическими факторами. Причем для озимой лшенииы наиболее значимыми являлись осадки мая-июня и температура июля-августа.

Для озимой ржи самая существенная корреляционная зависимость была получена межу урожаем и суммой осадков и температурой в мае-июне. Тесная корреляционная зависимость между продуктивностью горохоовсяной смеси, суммой осадков н температурой наблюдается в июле-августе.

Анализ экспериментальных данных показывает, что погодные условия задают 19 % общей амплитуды колебания урожайности ячменя, обусловленной совокупным влиянием меняющихся в широком диапазоне факторов наиболее значимыми из которых являются осадки июля месяца н температурные условия июня.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

1. Сильнокислые, - легкосуглинистые , дерново-подзолистые почвы . Смоленской области обладают низким плодородием. Выполнение всех агротехнических приемов позволяет без . применения' удобрений поддерживать урожайность культур на следующем уровне: озимой пшеницы -17-20 ц/га, ячменя - 13-14 ц/га, сена многолетних трав - 27-49 ц/га, озимой

. ржи >12-16 ц/га, льносоломкк - 13-36 ц/га, клубней картофеля -48-152 ц/га, сена однолетних трав-20 ц/га.

2. Известкование сильнокислых,^'легкосуглинистых дерново-подзолистых

по"» Смоленской области является основным приемом повышения их продуктивности. Внесение извести в дозе рассчитанной по 0,5 гх (4т/га) обеспечивает повышение продуктивности севооборота в 1,5 раза, что . позволяло получить дополнительно 6,7 u/ra i.e. в год. 11сподьзокаине одних минеральных удобрений с учетом ежегодного их внесения менее эффективно.

3. Внесение высоких доз удобрений, как в сочетании с известкованием,. так н без него, не обеспечивало адекватного со средними дозами повышения урожайности культур и продуктивности севооборота в целом. Положительное . действие извести на культуры севооборота очень продолжительно и не ограничивается 15 годами. В первые годы наиболее действенны удобрения и швссть как самостоятельные факторы, в дальнейшем резко усиливается эффект их взаимодействия.

4. Оптимальным для большинства культур является внесение средней дозы (среднегодовая доза NjjPijKu) минеральных удобрений на произвесткованной (по 0.5 т.к.) почве, при этом в среднем за две ротации севооборота урожай культур севооборота составил: озимой пшеницы -38 ц/га, ячменя - 31 ц/га, сена многолетних трав - 61 ц/га, озимой ржи -33 ц/га, льносоломкн -46 ц/га, клубней картофеля -182 u/га, сена однолетних, трав - 43 ц/ra, а общая продуктивность севооборота возрастала в 2,1 раза (на 15,3 ц/га з.е. в год дополнительно). .

5. Систематическое применение удобрений повышает гидролитическую . кислотность, .. снижает степень насыщенности почв основаниями, Подкисление почвы возрастает по мере увеличения доз. Внесение известковых удобрений способствует снижению кислотности почвы и тем • интенсивнее, чем выше доза мелиората. Действие известняковой муки определяется ее дозой, при этом смешение реакции почвы в нейтральную сторону от 1 т CaCOj с повышением доз от 0,5 до 2,5 г.к. снижается в: ' 1,5-2,5 раза. Максимальное снижение кислотности наблюдается на 4-6 годы после известкования. Затем происходит постепенное подкисление почвы, при этом в течение последующих .10 лет теряется порядка одной трети (от 28,4 до 38Д %) достигнутого сдвига реакции в нейтральную сторону. '

6.Динамика изменения кислотности, произвесткованной почвы н определение баланса Са в полевом севообороте свидетельствуют о постоянно идущем процессе обеднения почвы кальцием, в основном, в результате выщелачивания. Миграция Са с ин фильтрационным и водами зависит, главным образом, от количества внесенных в почву известковых материалов. При внесении доз известняковой муки рассчитанных по 0,5-1,0 г.к. на фоне применения минеральных удобрений среднегодовые потери Са из слоя почвы 0-20 см могут составлять 138-277 кг/га., из которых 13-34 кг/га выносится урожаем сельскохозяйственных культур,

7, Внесение фосфора н калия в составе минеральных удобрений существенно повышает их содержание в почве. Темпы их накоплении зависели от доз внесенного суперфосфата и хлористого калия.

8, В условиях умерен и о-континентального климата Центрального района Нечерноземной зоны.России погоде принадлежит наиболее существенная роль в формировании урожая. Применение удобрений и извести Э(|>фективно как в благоприятные, так и в экстремальные но погодным условиям голы По значимости стабилизации урожаев культур севооборота отдельные факторы располагались в такой последовательности: (CaCOt+(NI'fv)) > (NPK) > (СаСОз). Внесение средней дозы минеральных удобрений на известкованной полуторными дозами извести почве в наибольшей степени способствовало повышению устойчивости культур к неблагоприятным условиям погоды. Величина урожайности и эффективность удобрений определяется для ячменя влагообеспеченмостыо июля, озимой пшеницы, озимой ржи и картофеля -мая, июня, многолетних трав - мая. июля, августа, льна - мая, однолетних трав - июля, августа и теплообесиеченностью для ячменя и многолетних трав - июня, льна - июня-а в густа, картофеля - июля, августа, однолетних трав -июля.

9, Внесение удобрений ' способствует росту производства продукции растениеводства и одновременно увеличению .затрат энергии на ее производство. Применение удобрений в умеренных дозах экономически и энергетически рентабельно. При внесении высоких доз удобрений отмечается существенное увеличение энергозатрат на получение 1 ц те. продукции и уменьшение коэффициента энергетической эффективности,

ПРЕДЛОЖЕНИЯ ПРОИЗВОДСТВУ

На снльнокислых, легкосуглинистых дерново-подзолистых почвах Смоленской области с низким содержанием подвижных форм PjO< и KjO рекомендуется проводить известкование дозами рассчитанными по 0,5-1,0 г.к. с последующим ежегодным применением удобрений в среднегодовой дозе NjjPkKíi, что обеспечивает на фоне общепринятой агротехники уровень продуктивности севооборота в 24- 36 ц/га з.е. основной продукции в год. Применение более высоких доз, как извести, так и минеральных удобрений не эффективно, так как не приводит к адекватному росту урожайности сельскохозяйственных культур."

ОСНОВНЫЕ РАБОТЫ, ОПУБЛИКОВАННЫЕ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИ

\.Нестеров АЛ. Эффективность сочетания известковых и минеральных удобрении под зерновые культуры в длительном стационарном . опыте. //Вюллстень ВПУА, №111, М..- 1998 г. с.47-43

2. Нестеров A.A. л соавт. Влияние возрастающих доз известковых и минеральных удобрений на урожай и качество клубней картофеля/ Научное обеспечение устойчивого развития сельскохозяйственного производства в' Нечерноземной зоне России II Доклады межвузовской научно-практической конференции (г. Смоленск, 17-18 апреля 1997), Смоленск: 1997, С.-126-128 .

3, Нестеров А.А в сосет. Экологическая и энергетическая оценка применения известковых и минеральных удобрений при различном их сочетании. Тезисы докладов Международной конференции «Научно-производственные проблемы и технический прогресс в агроэкологическом комплексе»,М., 1997,с.49-50.

4. Нестеров АЛ,- в соавт. Эффективность сочетания известковых и минеральных удобрений под зерновые культуры в длительном стационарном опыте// Агрохимия, 1997, №4, С.34-39. ,

5, Нестеров А~А, в соавт. Эффективность и энергетическая оценка -агрохимических приемов сочетания известкования' с минеральными удобрениями в севооборотах с яровым ячменем, озимыми рожью и пшеницей. Тезисы докладов совещания Геосети длительных опытов с удобрениями «Агрохимические, агроэкологнческие и экономические проблемы и пути их решения при возделывании зерновых и других культур», М., 199$, с. 130-131,

6Нестеров АЛ. в соавт. Моделирование агрохимических свойств дерново-подзолистой .'легкосуглинистой почвы.// «Совершенствование применения удобрений и других средств, обеспечивающих устойчивую продуктивность агроценозов»,-Бюлд. ВИУА, 1999,Ks И2, с, 38-39.

7. Нестеров A.A. в соавт. Эффективность' сочетания различных доз извести и минеральных удобрений на дерново-подзолистой легкосуглинистой * почве. В сбор»;, статей «Эшлого-э коном нческие и агротехнические аспекты земледелия», Пенза, 1999, с.54-57.

$. A.A. Ncsterov and others Agroeconomical grounds for the application of time and mineral fertilizers in soddy podzolic soils// Environmental Radioecology and applied ecology, vol. 5 №. 1 1999 s.34-32.

is

Формат бумаги 60x84'/]^ Тираж*110 экз. Заказ' а Печ. листов- 1.0 - Смоленская городская типография,

214000, ул. Маршала Жукова, 16 ■■'•■■

Текст научной работыДиссертация по сельскому хозяйству, кандидата сельскохозяйственных наук, Нестеров, Андрей Алексеевич, Москва

ВСЕРОССИЙСКИЙ НАУЧНО ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ УДОБРЕНИЙ И АГРОПОЧВОВЕДЕНИЯ ИМЕНИ Д.Н. ПРЯНИШНИКОВА

На правах рукописи

НЕСТЕРОВ АНДРЕЙ АЛЕКСЕЕВИЧ

ЭФФЕКТИВНОСТЬ СОЧЕТАНИЯ ИЗВЕСТКОВАНИЯ С МИНЕРАЛЬНЫМИ УДОБРЕНИЯМИ НА ДЕРНОВО-ПОДЗОЛИСТОЙ

ЛЕГКОСУГЛИНИСТОЙ ПОЧВЕ

Специальность 06.01.04 - агрохимия

Диссертация на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук

,-л

Научные руководители -доктор сельскохозяйственных наук, профессор И.А.Шильников, кандидат биологических наук, старший

/

\^у научный сотрудник Н.И.Аканова

Москва -1999

1.1. Влияние известкования на свойства почвы. -8

1.2. Влияние минеральных удобрений на свойства почвы. -17

1.3. Известкование как фактор повышения урожая -19

1.4. Минеральные удобрения как фактор повышения урожая. -22

1.5. Эффективность сочетания извести и минеральных удобрений. -24

ГЛАВА 2. УСЛОВИЯ И МЕТОДИКА ПРОВЕДЕНИЯ ИССЛЕДОВАНИЙ

2.1. Климат и почвы Смоленской области. -32

2.2. Агрометеорологические условия в годы проведения опытов. -33

2.3. Условия и методика проведения экспвдиртента. -36

2.4. Агрохимические условия проведения ?^1%римента. -39

2.5. Методы математической обработки -40

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ

ГЛАВА 3. ВЛИЯНИЕ ВОЗРАСТАЮЩИХ ДОЗ ИЗВЕСТИ И

МИНЕРАЛЬНЫХ УДОБРЕНИЙ И ИХ СОЧЕТАНИЯ НА ПРОДУКТИВНОСТЬ КУЛЬТУР СЕВООБОРОТА.

3.1. Влияние возрастающих доз извести и минеральных удобрений и их

сочетания на урожай озимой пшеницы. -43

3.2 Влияние возрастающих доз извести и минеральных удобрений и их сочетания на урожай ячменя. -48

3.3 Влияние возрастающих доз извести и минеральных удобрений и их сочетания на урожай сена многолетних трав. -52

3.4. Влияние возрастающих доз извести и минеральных удобрений и их

сочетания на урожай озимой ржи. -55

3.5 Влияние возрастающих доз извести и минеральных удобрений и их сочетания на урожай льносоломки. -59

3.6 Влияние возрастающих доз извести и минеральных удобрений и их сочетания на урожайность картофеля. -63

3.7 Влияние возрастающих доз извести и минеральных удобрений и их сочетания на урожай горохоовсяной смеси. -69

3.8 Влияние возрастающих доз извести и минеральных удобрений и их

ГЛАВА 4. ВЛИЯНИЕ ВОЗРАСТАЮЩИХ ДОЗ ИЗВЕСТИ И

МИНЕРАЛЬНЫХ УДОБРЕНИЙ И ИХ СОЧЕТАНИЯ НА ИЗМЕНЕНИЕ АГРОХИМИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ДЕРНОВО-ПОДЗОЛИСТОЙ ЛЕГКОСУГЛИНИСТОЙ ПОЧВЫ.

4.1. Смещение реакции среды в почве и ее динамика при внесении извести и минеральных удобрений. -81

4.2. Изменение фосфатного и калийного режима почв под действием возрастающих доз извести и минеральных удобрений. -91

ГЛАВА 5. АГРОМЕТЕОРОЛОГИЧЕСКИЕ УСЛОВИЯ И ЭФФЕКТИВНОСТЬ УДОБРЕНИЙ

5.1. Влияние складывающихся погодных условий и изучаемых систем удобрения на продуктивность севооборота. -96

5.2. Доля участия и факторы погоды, оказывающие наибольшее влияние на колебания продуктивности культур севооборота. -100

ГЛАВА 6. ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ, ОКУПАЕМОСТЬ УРОЖАЕМ И ЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА ИЗВЕСТКОВАНИЯ В СОЧЕТАНИИ С ПРИМЕНЕНИЕМ МИНЕРАЛЬНЫХ УДОБРЕНИЙ.

6.1. Экономическая эффективность известкования в сочетании с применением минеральных удобрений. -104

6.2. Влияние возрастающих доз извести и минеральных удобрений и их сочетания на окупаемость урожаем затраченных средств. -106

6.3. Влияние возрастающих доз извести и минеральных удобрений и их сочетания на энергетическую продуктивность севооборота. -109

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ ПРЕДЛОЖЕНИЯ ПРОИЗВОДСТВУ СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ ПРИЛОЖЕНИЯ

-112 -114 -115 -137

В Нечерноземной зоне России распространены подзолистые, дерново-подзолистые и серые лесные почвы. Они бедны питательными веществами, имеют высокую кислотность и неудовлетворительные физические свойства.

Не составляет исключения и Смоленская область, являясь одной из наиболее типичных областей этой зоны к настоящему моменту она имеет 1450.9 тыс. га. пашни, из которых 52.1% имеют кислую реакцию среды, в том числе 29.5% сильно и средне кислую, 48% площадей (650 тыс. га) имеют пониженное содержание фосфора (до 10 мг на ЮОг), а 60% (813 тыс. га) пониженное калия. Такое положение делает особо значимыми исследования по разработке мероприятий для повышения продуктивности почв, имеющих низкое плодородие, в системе которых известкованию принадлежит ведущая роль.

За последние годы, в силу экономических причин, резко сократилось применение удобрений и средств химической мелиорации, наметилась тенденция экстенсивного ведения земледелия, что неизбежно приведет к снижению уже имеющегося уровня плодородия.

Только благодаря достигнутому уровню применения удобрений (130-150 кг/га д.в.) до 1990 года резкого снижения агрохимических свойств почвы пока не произошло. В целом по области внесение минеральных удобрений на 1 га в 1995 году по сравнению с 1991 годом уже снизилось в 10 раз и составило лишь 10 кг д.в. Не возмещается недостаток минеральных и органических удобрений. Вынос питательных веществ уже в 1994 году превысил их поступление, почвы потеряли 107.1 кг КРК с гектара, в т.ч. 46.6 кг азота, 15.2 кг фосфора и 45.3 кг калия. Отрицательный баланс элементов питания свидетельствует о том, что формирование биомассы растений идет за счет снижения достигнутого (созданного) ранее плодородия.

Потеря почвой плодородия, ее деградация приводят к упадку сельского хозяйства, обнищанию и вымиранию нации. Так по данным Госкомстата в России за последние пять лет производство продуктов животноводства и

3

растениеводства на душу населения в Смоленской области сократилось: по зерну почти в два раза, по молоку и мясу в 1.25 и 1.7 раза соответственно. При этом обеспеченность каждого жителя последними была в 2.9 и 3.2 раза ниже, чем в США.

Ситуация является близкой к критической и требуются срочные меры по ее изменению. Для улучшения сложившейся ситуации согласно Постановлению Правительства Российской Федерации от 17 ноября 1992 года Управлением сельского хозяйства и продовольствия Смоленской области была разработана комплексная программа сохранения и повышения плодородия почв. В связи с тем, что известкование кислых почв повышает экономическую отдачу всех производственных факторов, служит мощным средством повышения плодородия почвы и роста урожайности, внесение извести в почву становится одним из важнейших мероприятий в осуществлении данной программы.

Результаты научных исследований показывают, что при оптимизации кислотности необходимо учитывать множество факторов, среди которых первостепенное значение имеют такие, как региональные особенности почвенно-климатических условий, генетические свойства почв, их исходный уровень кислотности, объемы применения минеральных удобрений. Применительно к условиям Смоленской области, все эти вопросы до сих пор изучены недостаточно полно.

В связи со снижением темпов известкования возмещения оснований, потерянных почвой вследствие вымывания и выноса их

сельскохозяйственными культурами, не происходит и как следствие

I

наблюдается повышение кислотности почвы. Поэтому особую важность приобретают исследования по изменению кислотности произвесткованных почв во времени и участию различных факторов в динамике данного процесса.

Для оценки существующих резервов уже произвесткованных почв требуется определение эффективного последействия извести в севооборотах характерных для Смоленской области, реакции каждой культуры в отдельности

на ее внесение и изменение данных показателей во времени, при применении возрастающих доз минеральных удобрений и без них.

Определение доли влияния внешних факторов (осадки, температура и пр.) на продуктивность произвесткованых почв имеет важное значение для оценки возможных отклонений продуктивности по годам. Исследований по влиянию складывающихся агроклиматических условий на эффективность известкования и применения минеральных удобрений крайне мало и этот вопрос требует более детального изучения.

Дальнейшее увеличение урожайности сельскохозяйственных культур сопровождается все большими затратами невозобновляемой энергии, используемой в виде средств химизации. По-видимому, в перспективе выгодным будет такой вариант производства (технологии), при котором потребуется меньше затрат энергии на единицу продукции. С этой точки зрения определение энергетической эффективности будет иметь важное значение.

Учитывая важность проблемы известкования кислых дерново-подзолистых почв для Центрального района Нечерноземной зоны России в задачу наших исследований, входило:

1.Изучить закономерность влияния возрастающих доз известковых и минеральных удобрений и их взаимодействия на урожайность сельскохозяйственных культур и продуктивность севооборота.

2.Установить влияние возрастающих доз известковых и минеральных удобрений и их взаимодействия на агрохимические свойства почвы: рН, Нг, сумму и степень насыщенности почв основаниями, содержание Р205 и К20.

3.Установить влияние агроклиматических условий на эффективность известкования в сочетании с возрастающими дозами минеральных удобрений и их долевое участие в получении дополнительной прибавки урожая.

4.Установить агроэкономическую и биоэнергетическую эффективность минеральных, известковых удобрений и их сочетания в полевом севообороте.

5.Разработать математические модели, характеризующие

Научная новизна работы заключается в установлении количественной связи урожайности культур полевого севооборота и качества продукции с уровнем известкования и минерального питания.

Установлены закономерности действия и взаимодействия известковых и минеральных удобрений на сильнокислых, дерново-подзолистых почвах в конкретных условиях Смоленской области, изучено влияние погодных условий на их эффективность. Определен баланс и уточнены нормативы расхода извести для изменения параметров плодородия почвы.

Практическая ценность работы. Полученные в исследованиях данные являются теоретической и практической основой для рационального применения удобрений и извести в условиях Центрального района Нечерноземной зоны России, а именно:

Результаты исследований были использованы в разработке комплексной программы сохранения и повышения плодородия почв Смоленской области на 1996-2000 годы.

Полученные в длительном полевом опыте данные явились научным обоснованием известкования как приема экономного использования удобрений на дерново-подзолистой легкосуглинистой почве, что имеет экономическое и природоохранное значение.

Наши результаты позволили выявить наиболее благоприятные дозы извести с точки зрения окупаемости и продолжительности действия.

Дают математические зависимости, для прогнозирования динамики продуктивности как известкованных, так и не известкованных почв, как в сочетании с минеральными удобрениями, так и без них.

Проведенные исследования позволили установить следующие новые положения:

Установлены математически выраженные количественные зависимости

урожайности сельскохозяйственных культур и продуктивности севооборота от доз минеральных и известковых удобрений.

Установлены и математически выражены закономерности, и количественные параметры изменения кислотности произвесткованных почв в зависимости от доз извести и минеральных удобрений и времени их воздействия на почву.

Установлено, что известкование обеспечивает высокую урожайность сельскохозяйственных культур при меньших уровнях минерального питания.

Установлены закономерности изменения среднегодовой продуктивности севооборота в зависимости от погодных условий и применяемой системы удобрения.

Установлены определяющие факторы погоды в колебаниях урожайности основных сельскохозяйственных культур Смоленской области.

Дана сравнительная агроэкономическая и биоэнергетическая оценка эффективности применения возрастающих доз извести и минеральных удобрений.

Все исследования проводились в многолетнем стационарном опыте, заложенном в Смоленском филиале ВИУА в 1981 году.

Автор выражает глубокую благодарность научным руководителям доктору сельскохозяйственных наук, профессору, заведующему лабораторией извести Шильникову И.А., кандидату сельскохозяйственных наук Акановой Н.И., сотрудникам: кандидатам сельскохозяйственных наук Удаловой Л.П. и Козловой Т.А., а так же лаборантам филиала Смоленского НИИСХ по удобрениям и агропочвоведению.

1.1. Влияние известкования на свойства почвы.

К настоящему времени не вызывает сомнений тот факт, что известь оказывает длительное и многообразное действие на почву. Однако главным результатом известкования считается устранение избыточной кислотности.

Многочисленными исследованиями, проведенными в длительных полевых опытах, было выявлено, что в результате известкования происходит снижение всех видов почвенной кислотности (актуальной, обменной и гидролитической) и увеличение степени насыщенности почв основаниями (Д.Н.Прянишников, 1931; Н.П.Ремезов, С.В.Щерба, 1938; О.К.Кедров-Зихман, 1939,1961; С.С.Ярусов, 1948; Н.С.Авдонин, 1954,1976; 1№.8е1ке,1965; М.Ф.Корнилов, А.Н.Небольсин и др., 1971; А.Н.Небольсин, 1976, 1983; Д.Т.Палавеев, Т.П.Тотев, 1983; Л.А.Лебедева, 1984; и др.).

Причем изменение реакции среды в почве зависит от многих факторов и в первую очередь от нормы внесения извести и ее буферных свойств, которые определяются содержанием органического вещества и минеральных коллоидов. Исследованиями Д.Л.Аскинази и С.С.Ярусова (1928) установлено, что при внесении извести в дозе по 0,25 гидролитической кислотности реакция почвы изменялась слабо, от полной дозы величина рН увеличивалась почти до нейтрального уровня, двойная доза изменяла реакцию среды в почве до слабощелочной. Впоследствии аналогичная закономерность изменения реакции среды под действием различных доз извести на дерново-подзолистых почвах была подтверждена данными многочисленных исследований (А.А.Лызин, 1964; Ю.Калвайтене, 1969; М.Ф.Корнилов и А.Н.Небольсин,и др. 1971; В.Ф.Скворцов ,1975 и др.).

Установлено, что при известковании резко снижается или полностью устраняется обменная форма кислотности. Опытные данные свидетельствуют, что при известковании значительно снижается гидролитическая кислотность

почвы. Однако определенная ее часть сохраняется даже при внесении очень высоких доз извести (Н.П.Ремезов, С.В.Щерба, 1938; О.К.Кедров-Зихман, 1939; С.С.Ярусов, 1948; Н.С.Авдонин, 1960,1963; Д.Н.Прянишников, 1952; М.Ю.Калвайтене и Э.П.Лянкшайте, 1969; Л.А.Лебедева, 1973). Экспериментальными исследованиями доказана нецелесообразность ее полной ликвидации, так как в размерах менее 2,5-2,0 мг экв. на 100г почвы, как правило, она безвредна для большинства сельскохозяйственных растений.

Установлено, что при известковании происходит увеличение степени насыщенности основаниями почвенного поглощающего комплекса. В работах (К.К.Гедройц, 1921, 1935; С.С.Ярусов, 1948; Н.С.Авдонин, 1954; О.К.Кедров-Зихман, 1957; А.В.Соколов, 1961; Э.Турбас, 1974; С.И.Попова, 1968; М.Г.Тараева, 1970; Ф.И.Левин, 1972,) увеличение степени насыщенности основаниями почвеннопоглощающего комплекса, как одного из наиболее значимых показателей характеристики плодородия почвы, зависит от нормы извести. Так, например, в длительном полевом опыте, проводимом В.Ф.Скворцовым (1975) на дерново-подзолистой тяжелосуглинистой почве, показано, что при внесении СаСОз, соответствующего 28, 50, 76 и 100% гидролитической кислотности, степень насыщенности основаниями возросла с 16% на контроле до 31, 45, 73 и 80% соответственно. По данным М.Г.Тараевой (1970) степень насыщенности основаниями от доз извести 0.5, 0.75 и 1.0 г.к. уже через год возросла с 23% без извести до 74, 88, 90% - в вегетационном и с 24 до 58-70% в полевом опытах.

Материалы обобщения динамики сдвига величины рН произвесткованных почв во времени, проведенные И.А.Шильниковым и др. (1987), свидетельствуют о том, что действие извести на реакцию в почве достигает максимума в первые два года. Затем происходит постепенное подкисление почвенного раствора. В течение пятилетнего периода теряется примерно третья часть достигнутого сдвига в нейтральную сторону. Через семь-восемь лет эта потеря достигает половины уровня рН, достигнутого в

Структура кислотности произвесткованных почв резко отличается от неизвесткованных: при равных величинах рН они, как правило, имеют различные величины обменной, гидролитической кислотности и степени насыщенности почв основаниями. В произвесткованных почвах (когда внесены полные или более высокие дозы извести) длительное время на крайне низком уровне находятся обменная кислотность и содержание подвижного алюминия, хотя реакция среды в почве может достигать исходного значения (И.А.Шильников, Л.А.Лебедева, 1987; Н.З.Милащенко, 1992; А. Д.Хлыстовский, 1992).

Известь играет огромную роль не только как средство, нейтрализующее почвенную кислотность, но и как источник питания растений кальцием.

Кальций является необходимым элементом для нормального роста вегетативной и корневой массы растений, пот