Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

ИЗМЕНЕНИЕ АГРОХИМИЧЕСКИХ СВОЙСТВ И ОПТИМИЗАЦИЯ ФОСФАТНОГО СОСТОЯНИЯ ОСНОВНЫХ ПОЧВ СЕВЕРНОГО КАВКАЗА

ВАК РФ 06.01.04, Агрохимия

Автореферат диссертации по теме "ИЗМЕНЕНИЕ АГРОХИМИЧЕСКИХ СВОЙСТВ И ОПТИМИЗАЦИЯ ФОСФАТНОГО СОСТОЯНИЯ ОСНОВНЫХ ПОЧВ СЕВЕРНОГО КАВКАЗА"

J~зmt

На правах рукописи

ЛУПИНА Анатолий Александрович

ИЗМЕНЕНИЕ АГРОХИМИЧЕСКИХ СВОЙСТВ И ОПТИМИЗАЦИЯ ФОСФАТНОГО СОСТОЯНИЯ ОСНОВНЫХ ПОЧВ СЕВЕРНОГО КАВКАЗА

Специальность 06.01.04 — агрохимия

АВТОРЕФЕМТ диссертации на соискание ученой степени доктора сельскохозяйственных наук

Москва 2003

Работа выполнена в Федеральном Государственном учреждении Станция агрохимической службы «Кавказская» и НИИСХ ЦРНЗ.

Научный консультант: доктор с.-х. наук, профессор

[И.Н. Чумаченко

Официальные оппоненты: доктор с.-х. наук, профессор Евгений

Васильевич Агафонов

доктор с.-х. наук, профессор Юрий Петрович Жуков

доктор с.-х. наукСтанислав Николаевич Адрианов

Ведущая организация: кафедра агрохимии Московского государственного университета им. М.В. Ломоносова,

Защита диссертации состоится «_»_2003 г.

в_часов на заседании диссертационного г чета Д 006.049.01 в Научно-исследовательском институте сельски : хозяйства Центральных районов Нечерноземной зе:?= г: ^ "зресу: "V /псковская обл., Одинцовский р-он, лос. ^

Сдиссерта., ".потеке НИИСХ ЦРНЗ.

Авторефер: за __________2003 г.

Ученый секретарь диссертационного совета— кандидат экономических наук

А.С. Мерзлнкин

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы: В сложившихся условиях ведения земледелия применение агрохимических средств в агроэкосистеме остается важнейшим фактором получения высоких и стабильных урожаев, предотвращения снижения плодородия черноземных почв и их деградации. Проведенные В.В, Докучаевым в 1875 г. исследования в конкретных пунктах являются ценным материалом для сравнения с современным состоянием почв Северного Кавказа. При интенсивной распашке черноземов положение В.В. Докучаева о соблюдении «норм, определяющих относительные площади пашни, лугов, леса и вод» не учитывалось. Постоянное желание получить больше прибыли от уникальных почв привело к комплексу негативных последствий, в первую очередь потере гумуса, определяющего, по словам В.Р. Вильямса (1948), «все свойства, всю физиономию почвы». Исследованиями К.С, Кирнченко (1932) установлено, что за предшествующие годы предкавказскими черноземами утеряно более трети гумуса. Интенсификация земледелия вызвала глубокие изменения свойств черноземов, особенно азотного и фосфатного состояния этих почв.

Создание устойчивого потенциала земледелия Северо-Кавказского региона является основой продовольственной безопасности России. Это может быть достигнуто в результате создания и освоения в производстве агротехнологий возделывания сельскохозяйственных культур в адаптивно-ландшафтном земледелии, соответствующих оптимальному использованию природного потенциала и минеральных удобрений.

В России в последнее десятилетие среднегодовые обьемы применения минеральных удобрений сократились в 10 и более раз против достигнутых в 1990 г. В 2002 году под сельскохозяйственные культуры в целом вносилось в 12 раз меньше NPK и в 7 раз меньше органических удобрений в сравнении с ] 990 годом. Ежегодный же вынос питательных веществ из почвы с урожаем превышает их поступление с минеральными и органическими удобрениями в 5 и более раз, составляя не более 20%. Возникает необходимость выявления максимально приближенной к конкретным природным условиям качественной и количественной характеристики показателей плодородия и проведения агрохимической оценки его состояния. Поэтому разработка теоретических и практических вопросов улучшения состояния плодородия почв с использованием современных методов исследований весьма актуальна.

Цель и задачи исследований. Целью исследований является научное обоснование и разработка оптимальных параметров азотного и фосфатного состояния предкавхазских черноземов для повышения их продуктивности.

В задачу исследований входило решение следующих вопросов:

- разработать технологические приемы применения минеральных и органических удобрений, способствующие созданию положительного баланса гумуса в почвах;

- установить причин ы-еннженмл- плодородия чер!«земов на различных этапах развития земледелия, исключак>ш1ф40аДО(М(Аие энергетического баланса вследст-

вне интенсивного отчуждения элементов питания с урожаем и сдвига биохимических процессов гумусообразования в сторону уменьшения его минерализации;

- изучить с помощью стабильного азота количественные показатели его использования растениями из удобрений и почвы с различными фосфатными нагрузками;

- изучить изотопный состав условно «биологически активной» фазы почвенного азота и его изменения под действием агрогенных факторов;

- определить структуру фосфатного фонда, в том числе с использованием метода меченых атомов с згР, изучить количественные зависимости изменения фракционного состава фосфатов при систематическом применении различных доз минеральных удобрений;

- установить основные закономерности превращения остаточных фосфатов и факторы, определяющие их проявление в системе «почва - почвенный раствор»;

- установить закономерности влияния показателей фосфатного состояния почв, характеризующие факторы количества (емкости), интенсивности (подвижности) и устойчивости на продуктивность сельскохозяйственных культур;

Научная новизна. Получены новые данные, характеризующие параметры сохранения и поддержания плодородия черноземов Северного Кавказа при возделывании основных сельскохозяйственных культур в типичных севооборотах, получения стабильной урожайности сельскохозяйственных культур при длительном применении азотных, фосфорных и калийных удобрений.

Впервые методом азотной индикации изучены особенности поглощения различными видами растений аммонийного и нитратного азота в зависимости от различных факторов, в т. ч. в полевых условиях на черноземах различной степени обеспеченности почв усвояемыми фосфатами с помощью соединений, обогащенных стабильным азотом 151ч\ определены размеры использования культурами азота из удобрений и почвы, а также влияние на эти показатели различных доз внесення фосфорных удобрений.

Исследована направленность изменения фосфатного фонда почвы (32Р) в зависимости от ее физико-химических свойств и генетических особенностей возделываемых сельскохозяйственных культур.

На карбонатном черноземе установлены показатели затрат фосфорных удобрений на увеличение содержания подвижного фосфора на 10 мг/кг почвы сверх выноса урожаем культур и в пару; определены количественные показатели обратной связи, обуславливающие вынос урожаем, чтобы снизить содержание подвижных фосфатов в почве на ] 0 мг/кг. Установлена зависимость значений этих показателей по методам Мачишна и Скофилда от ряда факторов. Сделан прогноз дальнейшего изменения содержания подвижного фосфора » почве и размеров последействия фосфорных удобрений.

К новизне относятся данные о химизме и трансформации фосфора (32Р) удобрений в черноземных почвах, характеризующихся различными уровнями содержания подвижных фосфатов. Установлена тесная корреляционная связь между методами Мачигина, Олсена и Карпинского-Замятиной.

Изучена многолетняя динамика и получены новые данные о накоплении подвижных фосфатов в почве и степени их подвижности в зависимости от количества

остаточных фосфатов удобрений при систематическом и периодическом их применении, а также в период их последействия после прекращения внесения.

Установлены математические закономерности, позволяющие прогнозировать показатели фосфатного уровня при применении различных доз удобрений и длительности их взаимодействия с почвой. Впервые получены оригинальные данные действия органического вещества на химические процессы, протекающие в почве, и темпы их изменения во времени.

Для условий Краснодарского края впервые дано теоретическое обоснование и экспериментальное подтверждение технологий применения удобрений, направленных на формирование различных уровней урожайности в связи с обеспеченностью почв питательными веществами и наличием удобрений,

Оснонные положения, выносимые на защиту:

- сохранение и повышение органического вещества в черноземах Северного Кавказа, агрохимические приемы регулирования в нем фосфатного н азотного режимов в зависимости от почвенного плодородия;

- закономерности влияния уровней применения удобрений и содержания гумуса в черноземах на показатели фосфатного состояния, характеризующие факторы количества, интенсивности и кинетики, и оптимальные их параметры для получения различных урожаев сельскохозяйственных культур;

- изменения изотопного состава азота почвы, вызванные проявлением изотопного эффекта в ходе сопряженных процессов внутрипочвенного цикла трансформации;

- влияние одновременного наличия в почве аммонийной и нитратной формы азота (ЫИ^ЫО)) и времени перехода растений от преимущественного усвоения иона аммония к лучшему использованию нитратного азота на интенсивность поступления экзогенного азота на единиц}' сухого вещества и сопряженного с мим фосфатного питания;

- продуктивность севооборотов и урожайность культур при различных системах удобрения и уровней обеспеченности почв подвижными формами фосфора;

- баланс элементов питания и органического вещества в черноземах, энергетическая и экологическая оценка технологий сохранения чернозема различной степени окультуренности.

Практическая значимость и реализация результатов исследований. Установлены количественные зависимости урожайности сельскохозяйственных культур, качества продукции и баланса азота и фосфора в почве от уровня применения минеральных и органических удобрений.

Разработаны оптимальные параметры фосфатного состояния черноземных почв, затраты удобрений па повышение фосфатного уровня и достижения заданных показателей, являющиеся обоснованием агрохимических технологий экономичного использования фосфорных и азотных удобрений.

Рассчитан баланс элементов питания и органического вещества почвы, являющийся важным критерием для дальнейшей энергетической и экологической оценки технологий сохранения плодородия черноземов.

Полученные с помощью стабильных изотопов и ИР экспериментальные данные позволяют количественно оценить размеры усвоения азота из почвы и удоо-

рений, установить оптимальные дозы минерального азота и фосфора в зависимости от обеспеченности черноземов подвижными формами фосфора.

Изложенные в диссертационной работе результата исследований, в соответствии с которыми разработаны методические указания и рекомендации, в настоящее время широко используются в сельскохозяйственном производстве Краснодарского края.

А пробация материалов диссертации. Результаты исследований докладывались на VIII Международном конгрессе по минеральным удобрениям (1976 г.); Региональных и Всесоюзных совещаниях участников Географической сети опытов с удобрениями (1975, 1976, 1982, 1984 гг.); пятой научно-практической конференции «Удобрения и химические мелиоранты в агроэкосистемах», Москва, 1997 (МГУ им. МБ. Ломоносова, 1998); на симпозиуме «Совершенствование методологий исследований фосфатного режима почв, оптимизация фосфорного питания и баланс фосфора в агроэкосистемах, 1999 г. (Немчиновка, 1998 г.); на конференции в рамках Российской агропромышленной недели в Москве (ВВЦ, 2002 г.); на ежегодных зональных совещаниях специалистов сельского хозяйства Кубани.

С участием автора разработаны: Рекомендации «Системы удобрений в севооборотах, многолетних насаждешмх, на лугах и пастбищах Краснодарского края (Краснодар, 1974 г.), которые ежегодно уточнялись на НТС Управления сельского хозяйства края (\ 980-2001 гг.); «Методические указания по рэовитию межхозяйственной кооперации колхозов и совхозов по агрохимическому обслуживанию (на примере хозяйств Успенского района Краснодарского края)» (Москва, 1976, 1992); «Основные направления комплексного развития сельского хозяйства Кавказского района Краснодарского края (1976-1980-1990 гг.), одобренные комиссией ВАСХНИЛ (Москва - Краснодар, 1976 г.); «Система ведения сельского хозяйства Краснодарского края на 1986-1990 гг.», «Концепция агрохимического обеспечения Краснодарского края на 1995-2002 гг.».

Публикации. По материалам диссертации в различных изданиях опубликовано 32работы, в том числе 1 книга общим объемом 12,8 пл. (в соавторстве), 2 брошюры и 2 рекомендации производству.

Структура и объем дисертации. Диссертация изложена на 427 страницах машинописного текста, содержит 115 таблиц, 23 рисунка, 27 приложений, состоит из введения, 7 глав экспериментальной части, выводов и предложений.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ Условия и методика проведения исследований

Диссертационная работа выполнена при непосредственном участии автора на основании обобщения многолетних исследований (1971-2002 гг.) Государственной станцией агрохимической службы «Кавказская». Опытная работа проводилась в соответствии с Координационным планом Россельхозакадемии по решению научно-технических проблем: «Разработать и внедрить эффективные методы воспроизводства почвенного плодородия, комплексного использования ресурсов и рационального применения удобрений» (1981-1985 гг.); «Разработать зональные

системы комплексного применения минеразьных удобрений и других химических средств, обеспечивающие повышение плодородия почв, получение планируемых урожаев высококачественной продукции, охрану окружающей среды» (1991-1995 гг.); «Разработать теоретические основы и технологии экологически безопасного применения средств химизации в комплексе с другими приемами повышения плодородия почв и продуктивности сельскохозяйственных культур» (2001-2005 гг.).

Анализ динамики агрохимических свойств черноземов, их связь с урожайностью проведен по девяти периодам: 1966-1969 гг., когда минеральные удобрения в регионе вносились в незначительных количествах; 1970-1974, 1975-1979, 1980-1984, 1985-1988 гг., определившие постепенное наращивание обьемов применения минеральных и органических удобрений; 1989-1991, 1992-1996 гг., которые обусловили резкое сокращение применения удобрений и 1997-2000, 20012002 гг., наметившие некоторый рост их применения в хозяйствах региона.

Природные условия характеризуются широким диапазоном и большой контрастностью территориальных изменений всех компонентов окружающей среды. Это определяется географическим положением рассматриваемого региона в самой южной части Восточно-Европейской равнины. В связи с этим проявляется сложное сочетание влияний широтной зональности природных факторов (в первую очередь климатических) иа равнинах и вертикальной зональности на примыкающих предгорных территориях.

Климат - умеренно-континентальный. Среднем н ого летняя сумма температур воздуха свыше 10 °С составляет 3200-3400 °С, продолжительность безморозного периода - 170-190, теплого - 240-250 дней. Приход ФАР за вегетацию в среднем составляет 3,5-4,0 млрд. ккал/га. Среднемноголетняя температура - 8-9 °С, Распределение осадков крайне неравномерное, за теплый период их выпадает до 300 мм. Основное накопление влаги происходит в осенне-зимний период.

Основными почвами, получившими распространение на территории Краснодарского края, являются черноземы обыкновенные (карбонатные, мало - и сред негу мусные, мощные и сверхмощные) в северной её части, черноземы типичные {слабовыщелоченные, среднегумусные, мощные и сверхмощные) в центральной части, черноземы выщелоченные и слитые (среднегумусные, тучные, мощные и сверхмощные) в южной части территории, по долинам рек - лугово-черноземные почвы.

Комплексные агрохимические исследования по изучению формирования фосфатного состояния черноземов Северного Кавказа и эффективности возрастающих доз фосфорных удобрений при их систематическом внесении проводили в вегетационных, стационарных многолетних микрополевых и полевых опытах, в которых предусмотрен севооборот, типичный для Краснодарского края, со следующим чередованием культур: кукуруза ВИР-156 на силос, озимая пшеница Безостая I, озимая пшеница Безостая 1, сахарная свекла КПГ-10. Методика закладки и проведения опытов приурочена к единой блок-схеме, включающей 18 вариантов в различных почвенных условиях:

Па рианты к доза Р2О5

ё 1 7 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18

1 0 30 60 90 (80 60 0 0 90 0 0 1Б0 0 0 270 0 0

2 X 0 30 60 90 180 0 60 0 0 90 0 0 180 0 0 270 0

К 0 30 60 90 160 0 0 60 0 0 90 0 0 180 0 0 270

4 * 0 30 60 90 180 60 0 0 90 0 0 180 0 0 270 0 0

5 < 0 30 60 90 1&0 0 60 0 0 90 0 0 180 0 0 270 0

6 г? и 0 30 60 90 180 0 0 60 0 0 90 0 0 180 0 0 270

7 0 30 60 90 180 60 0 0 90 0 0 180 0 0 270 0 0

Многолетние полевые опыты по изучению влияния удобрений на продуктивность основных культур проводили по расширенной схеме ЦИНАО, включающей возрастающие дозы всех трех элементов питания (КРК). Удобрения вносили в виде аммиачной селитры, двойного суперфосфата и хлористого калия.

Вегетационные опыты с радиоактивным фосфором ставили в сосудах, вмещающих 2 кг абсолютно сухой почвы при трехкратной повторности. Культура -овес. Общим фоном вносили азогно-калийные удобрения но 100 мг/кг почвы.

Полевые опыты, отбор почвенных образцов, химические и инструментальные анализы проводили по существующим ГОСТам и ОСТзм. Специальные анализы, характеризующие фосфатное состояние почв, и методы изотопной индифи-кации осуществлены с использованием научно-методического пособия «Агрохимические методы исследований почв» (1975). Математическую обработку урожайных данных осуществляли методом дисперсионного, корреляционного и регрессионного анализов (Доспехов, 1979).

Изменение агрохимических свойств основных почв Северного Кавказа

На основании обобщения и анализа агрохимических показателей основных почв Северного Кавказа и результатов полевых опытов, проведенных ГСАС «Кавказская» и другими научными учреждениями, показана динамика агрохимических свойств в течение 1966-2001 гг. в зависимости от уровня применения удобрений.

Важным условием получения высоких и экологически безопасных урожаев сельскохозяйственных культур является наличие в почве оптимально сбалансированного соотношения основных питательных веществ, результат которого напрямую зависит от рационального применения минеральных и органических удобрений в севообороте.

Динамика применения удобрений на черноземах Краснодарского края, начиная с 1981 года, отражает экономическое состояние сельскохозяйственного производства страны. В 1981-1985 гг. применение минеральных и органических удобрений в среднем по краю составило 147 кг 1ЧРК и 6 т навоза на 1 га пашни (Рис, 1). Пик роста объемов применения минеральных и органических удобрений пришелся на 1986-1987 гг., когда в среднем по региону применяли 194 кг/га ЫРК. и 7,1 т/га навоза. Уровень урожайности зерновых и зернобобовых культур достиг к этому периоду отметки 40 ц/га.

1981 19SS 19S6 1987 1990 1993 1993 1996 199« 2000 2001 2002 Годы

Н Минеральные удобрегшя, кг/га NPK -*- Органические удобрения, т/га

Рис. 1. Динамика применения удобрений

После 199] года начался спад в объемах применения удобрений. Под урожай 1995 года уже вносили но 23 кг/га NPK и 2,2 т/га органических удобрений, в результате урожайность зерновых и зернобобовых культур снизилась до 30 ц/га. Начиная с 1996 года и по настоящее время в регионе наметился ежегодный рост в применении удобрений. Однако он оказался недостаточным для стабильного подъема уровня продуктивности основных сельскохозяйственных культур региона. Достигнутые объемы применения минеральных удобрений в 20012002 гг, - 55-64 кг/га NPK и 1,8 т/га органических удобрений позволили лишь вернуться к уровню урожайности середины 80-х годов (40-50 ц/га).

Содержание гумуса как одного нз основных показателей плодородия почв за анализируемые периоды свидетельствует о существенных процессах его направленного уменьшения. Первые обследования почв в зоне Северного Кавказа (Докучаев, 1879) показали, что черноземы являются тучными с содержанием гумуса 6-10%. По сводкам И.З. Имшенецкого (1924), Е.С. Блажнего (1929), К.С. Кириченко (1932), С.А. Захарова (1939) за 60 лет после экспедиций В.В.Докучаева произошло снижение содержания гумуса в черноземах выщелоченных до 3,75,3%, типичных-3,6-4,7%; обыкновенных -4,2-5,8%.

Сплошное агрохимическое обследование почв по содержанию гумуса, начатое в 1982 году на площади 1,1 млн. га, свидетельствовало о наметившейся тенденции его стабилизации (рис. 2).

Исследования, проведенные на реперных (стационарных) участках, заложенных К.С.Кирнченко еще в 1925-1930 гг. на черноземах типичных и обыкновенных, указывают на существенную их дегумнфикацию. Данные таблицы ] показывают, что за более длительный период (70 лет) потери гум>'са в абсолютных единицах в черноземах обыкновенных (карбонатных) и типичных составили соответственно 1,7-2,3% и 0,8-1,1%.

1982-1984 1985-1987 1988-1991 1992-19% 1997-2001 Годы Рис. 2. Динамика содержания гумуса (%) в почвах

Таблица 1

Динамика содержания гумуса в почвах стационарных участков

Район (почва) Годы отбора образцов Потери гумуса за 70 лет

1925-1930* 1985-1986** 2001-2003** % абс. %отн.

Гулькевичский (чернозем обыкновенный) 5,70 4,07 4,03 1,67 29

Гулькевичский (чернозем ТИПИЧНЫЙ) 3,82 3,22 2,98 0,84 22

Новокубанский (чернозем типичный) 3,85 2,49 2,76 1,0? 28

Новокубанский (чернозем обыкновенный) 6,00 4,12 3,71 2,29 38

К,С. Кириченко; ** - А.А. Лупина

Основными причинами деградации почв остается недостаточное использование всех форм и видов минеральных и органических удобрений, несоблюдение и игнорирование севооборотов, отсутствие сидератов и особого внимания как к удобрению малоценной в кормовом отношении соломе зерновых культур, а также незначительная доля многолетних трав в структуре посевных площадей.

Анализ источников поступления свежего органического вещества в севооборотах, полученных экспериментальным путем, показывает, что за счет растительных остатков можно было бы скомпенсировать до 30-35% расхода гумуса на формирование урожая. По усредненным данным с гектара пашни ежегодно теряется безвозвратно около 500-550 кг гумуса. Следовательно, процесс дегумифика-ции черноземов во многом определяется способом ведения земледелия, в основном уровнем применения минеральных и органических удобрений.

Обеспеченность почв Краснодарского края нитратным азотом (метод Крав-коаа) за 20 лет (1980-2001 гг.) изменялась незначительно, варьируя по годам с 27,6 до 32,4 мг N-N0} на кг почвы, т.е. нитрификационная способность почв постоянно поддерживалась на высоком уровне. Сравнительный анализ основных

подтипов черноземов в крае показал, что доля площадей черноземов обыкновенных (карбонатных) с достаточной нитрификаиионной способностью к 2001 году в сравнении с 1980 годом возросла с 94 до 98%, черноземов типичных (слабовыще-лоченных) - с 91 до 98%, черноземов выщелоченных - с 88 до 97%. При этом доля площадей пашни с высокой обеспеченностью нитратным азотом выросла по черноземам обыкновенным (карбонатным) с 28 до 35%, типичным (слабовыщело-ченным) — с 33 до 43%, выщелоченным — с 36 до 56%.

Основным признаком черноземов изучаемого региона является недостаточное содержание подвижного фосфора. Массовое агрохимическое обследование почв показало, что накопление фосфора в почвах края шло очень медленно. Лишь к 1980 году наметилось сокращение почв с низким содержанием РгСЬ, доля которых составила 20,6% против 45,2% в 1969 году. В 1980-1984 гг. поднялся общий уровень внесения минеральных удобрений, в т. ч. фосфорных до 31 кг/га (рис. 3).

1966- 1970- 1975- 1980- 1985- 1988 !989- 1992- 1997- 2001 г0ды 1969 1974 1979 1984 1987 1991 1996 2000

-Фосфорные удобрения, кг/га Р203 -Р2О5, мг/кг почвы

Рис, 3. Динамика содержания подвижного фосфора в черноземах в зависимости от применения фосфорных удобрений

Средневзвешенное содержание подвижного фосфора в почвах выросло в сравнении с 1969 годом на 8,2 мг/кг. В последующие 10 лет процесс увеличения содержания подвижною фосфора в почвах продолжается; к концу 1991 года средневзвешенное содержание Р2С>5 достигает уровня 45,2 мг/кг. До 6% сокращается доля площадей почв с низким содержанием подвижного фосфора, а почв с гарантированным урожаем (> 30 мг/кг) становится 36%. Снижение объемов применения фосфорных удобрений в 1997-2001 гг. до 8-10 кгР205 на гектар почвы привело к резкому (на 10 мг/кг) падению содержания подвижного фосфора в сравнении с 1991 годом. Существенно снизился процент почв с высоким и очень высоким содержанием РаОз — с 34,4 до 17,2. Выросла доля площади групп почв с низкой обеспеченностью фосфором - с 0,9 до 3,3%.

Следовательно, наметилась тенденция к постепенному возвращению почв в исходное (естественное) состояние по содержанию подвижного фосфора. Динамика содержания подвижного фосфора в основных подтипах черноземов Краснодарского края на протяжении 35 лет показана на рисунке 4.

Г Н III IV V VI VII vm

Тур обследования

-♦-Черноземы обыкновенные (карбонатные)

Черноземы типичные (слабовыщелоченные) -*- Черноземы выщелоченные

I 11 III IV V VI VII VIII IX

1969 Шй-' 1974 ""Г575" 1979 1984 19S5-1988 1991 ' Г932- 1996 2000 2001

Рис, 4, Динамика содержания подвижного фосфора (по Мачигину)

в основных подтипах черноземов [

По результатам агрохимического обследования установлено, что черноземы обыкновенные (карбонатные) обладают меньшей буферн остью, т. е, в большей степени подвержены изменениям своего фосфатного состояния, чем черноземы типичные и выщелоченные. Большей буферностью характеризуются черноземы выщелоченные, которые в сравнении с 1991 годом, когда был достигнут уровень 48,8 мг Р2О5 на кг почвы в данном подтипе, к 2000 году снизили содержание Р1О3 лишь на 3,7 мг/кг, тогда как в черноземах обыкновенных (карбонатных) это сниже- . ние составило 14 мг/кг, типичных-6,4 мг Р20з на кг почвы.

Таким образом, оснозным критерием повышения урожайности сельскохозяйственных культур в регионе является фосфатное состояние почв. При этом актуальность изучения проблемы фосфора вновь выходит на первый план.

Иная ситуация складывается в отношении обменного калия в почвах Краснодарского края, обусловленная высокой потенциальной способностью черноземов обеспечивать достаточный уровень калийного питания. Повышенная обеспеченность обменным калием в 70-х годах (в среднем 327-329 мг/кг почвы), ежегодное внесение органических (5,7-6,1 т/га) и калийных удобрений (25-40 кг КгО/га) позволило довести средневзвешенное содержание КгО в почвах до 410 мг/кг (Рис, 5), соответствующее высокой обеспеченности этим элементом.

г 450

Ь

1966- 1970- 1975- 1980- 1985- 1939- 1992- 1997- 2001 1969 1974 1979 1984 1988 1991 1996 2000 -Калийные удобрения, кг/га КзО -Органические удобрения, т.'га

-Содержание К;0, мг/кг

Рис. 5, Динамика содержания обменного калия в черноземах в зависимости от применения калийных и органических удобрений

Несмотря на спад объемов применения калийных и органических удобрений соответственно до уровня 2-3 кг/га К^О и 1-1,8 т/га навоза и соответствующего снижения средневзвешенного содержания обменного калия в почвах Краснодарского края, обеспеченность почв К;0 сохранилась к 2001 году на высоком уровне.

VI VII VIII Тур обследования

-Чернозем обыкновенный (карбонатный) -Чернозем типичный (слабо вы щелоченный) -Чернозем выщелоченный

1 и Ш IV V VI VII VIII IX

1969 ттог 1974 1975-" 1979 ' 1ФЙ0-' 1984 198» 1991 "1992-' 1996 ' 1997-' 2000 2001

Рис. б. Динамика содержания обменного калия в основных подтипах почв

Сравнительный анализ содержания обменного калия в основных подтипах черноземов показал (Рис. 6), что черноземы обыкновенные (карбонатные) и типичные (слабовыщелоченные) быстрее, чем черноземы выщелоченные, теряют свой запас обменного калия. Так, к 2000 году содержание КгО в черноземах обыкновенных (карбонатных) и типичных (слабовыщелоченных) уменьшилось соответственно на 27 и 36 мг/кг в сравнении с 1991 годом, когда в этих подтипах почв содержалось в среднем 427 и 413 мг KjO на кг почвы. При этом обеспеченность черноземов выщелоченных обменным калием не претерпела существенных изменений.

Таким образом, черноземы выщелоченные вследствие своей более высокой буферное™ менее склонны к быстрой потере обменного калия, чем черноземы обыкновенные (карбонатные) и типичные. Начавшийся IX тур обследования (2001-2004 гг.) показал в отношении этих черноземов некоторую стабилизацию в содержании обменного KiO,

Использование 1SN для изучения превращения азота в типичном черноземе

Для решения поставленной задачи в течение 7 лег проведено 40 опытов, включая физиологические, вегетационные, микрополсвые и полевые исследования, выполненные на типичном (слабовыщелоченном) черноземе Гулькевичского района Краснодарского края.

В качестве объектов исследований выбраны сельскохозяйственные культуры, различающиеся как по типу азотного питания, так и размерам, темпам и динамике поглощения азота, характеру и направленности процессов азотного обмена. В опытах выращивали озимую пшеницу, сахарную свеклу и кукурузу.

Размер опытных делянок - I м к 0,8 м = 0,8 м1. Защитные полосы между делянками - 0,5 м. Расположение делянок систематическое. Повторностъ опыта -трехкратная. Для закладки опытов использовали обогащенный азотнокислый аммоний, меченый в аммонийной и нитратной группах.

На основании проведенных исследований с ,SN установлено конкретное участие азота минератьных удобрений в формировании урожая основной и побочной продукции культур севооборота. Представление об этом дают данные выноса стабильного изотопа 5N растениями (табл. 2).

Озимая пшеница по предшественнику кукуруза за три исследуемых года ис- ' пользовала 76,1 кг стабильного изотопа из 90 кг внесенного в почву, т.е. 84,6%, Практически столько же (75,4 кг l3N) использовано озимой пшеницей по другому предшественнику, т.е. 83,8%. Отмечается лишь небольшое различие в формировании урожая побочной продукции. По предшественнику кукуруза на формирование урожая побочной продукции пошло 24,7% 15N, а по пшенице - 27,3% от общих затрат на урожай. При внесении 180 кг/га азота урожаем основной и побочной продукции озимой пшеницы, выращенной по кукурузе, за три года использовано (с учетом 1-го и второго последействия) 122,7 кг, по предшественнику пшеница -98,3 кг, что составляет от всего внесенного азота соответственно 68,1 и 54,6%. Еще большие различия в использовании ,JN отмечены по дозе "Nj^o- По предшестаен-

нику кукуруза озимой пшеницей в среднем использовано (с учетом последействия 1-го и 2-го года) 161,7 кг |5М, тогда как по предшественнику пшеница - 88,5 кг, что составляет 59,9 и 32,8%.

Таблица 2

Вынос стабильного азота 15Ы культурами севооборота, кг/га

Внесено азота, кг/га Озимая пшеница Сахарная свекла Кукуруза на силос

по кукурузе | по пшеннце

год проведения опыта

первый второй третий первый второй третий первый второй третий

0 0 0 17,4 5,4 12,0 и 2,6 1,2 М 3,6 0,3 7,$ 2.4 5.5 ЗЛ 2,5 1,3 0,7 0,3 0,4 18,6 10,5 8.1 4,9

90 0 0 67,4 51,0 16,4 6,8 5,2 1,6 1,9 1,1 0.8 70,3 51,7 18,6 3,8 2,2 1.6 1,3 0,9 0.4 ш 10,5 8,1 -

0 90 0 - 67,0 44,3 22.7 4,1 2,4 И - 75,1 52.5 19.6 3,8 3,4 0,4 - 7,6

180 0 0 106,9 74,3 32.6 7,3 26 5,9 2,3 3,6 90,6 61,1 29,5 5.0 2,9 2.1 V 1,6 1,1 37,2 19,2 18.0 22,2

0 180 0 - Нз 71.1 23.2 22,9 18,1 4.8 - 68,3 50.6 17.7 lio 15,7 3.3 - 65,1

270 0 0 134,7 96,7 38,0 15,0 4,9 7Д 2,2 4,9 83,3 61,1 22,2 1,1 0,2 3,9 Ч U 52,1 27.0 25.1 44,6

0 270 0 - Я,8 73,6 8,2 25,8 19,4 3,4 - 53,9 47,0 6,9 20,2 16,6 М - 84,0

90 90 0 67,4 47,8 16,4 65,0 47,8 17,2 20,2 18,0 2,2 7о,3 51,7 18.6 68,1 52.5 15.6 19,0 15,5 3,5 не определяли

Примечание. 1 число - общее содержание изотопа ^ в основной и побочной продукции;

2 число - общее содержание в побочной продукции; 3 число - обшее содержание ,5Ы в основной продукции;

Если посмотреть на соотношения выноса в прямом действии к выносу первого и второго последействия, то они составляют на озимой пшенице в среднем по двум предшественникам по дозе ''Кзд - ¡,00:0,07:0,04; ^Мш - 1,00:0,16:0,05; 15М27о - 1,00:0,18:0,06; на кукурузе на силос по дозе !5М|8о - 1,00:0,34; '^N270- 1,00:0,53.

Вынос 15Ы урожаем корнеплодов сахарной свеклы в среднем по дозам 180-270 кг/га в прямом действии составляет 45 кг/га, ботвой - 23 кг/га, По кукурузе выкос в среднем по этим дозам отмечен на уровне 75 кг/га.

Таким образом, с помощью стабильного изотопа 151М установлено существенное влияние азота удобрений на урожай не только в прямом действии, но и в последействии ряда лет,

Влияние азотных удобрений на урожайность и качество культу р севооборота на черноземах типичных (слабо вы щелоченных)

Влияние азотных удобрений на урожайность культур севооборота изучали методом полевого опыта по 18 вариантной базисной схеме со следующим чередованием культур: кукуруза на силос (сорт Краснодарский 436) - озимая пшеница (сорт Безостая 1) - озимая пшеница (сорт Безостая 1) - сахарная свекла (сорт КПГ-10). Схема опыта развернута в пространстве на каждом поле севооборота при одновременном выращивании культур. Это позволило определить не только прямое действие азотных удобрений, ежегодное их наложение, но и остаточное действие в сопоставимых условиях.

Сравнивая прямое действие азотных удобрений и их последействие, выявлены определенные закономерности (табл. 3). В первые годы исследований внесение азотных удобрений незначительно повышало урожайность культур севооборота. Максимальная прибавка зерна озимой пшеницы по предшественнику кукуруза составила всего 3 ц/га по дозе N90- Повышение дозы существенных изменений не внесло. Последействие азота в эти годы также проявлялось очень слабо - 2,3 ц/га по дозе N^0. В пределах доз азотных удобрений суммарная прибавка в прямом действии составила 7,7 ц/га, в последействии - 7,2 ц/га, Последующие два года последействия были отмечены в интервале изучаемых доз суммарными прибавками 16,0 ц''га в первом последействии и 10,5 ц/га во втором последействии. Отношение второго последействия к прямому действию азотных удобрений составило 66,5%.

Во втором цикле исследований (при наложении доз) действие азотных удобрений было более ощутимым. Суммарная прибавка урожая зерна озимой пшеницы по предшественнику кукуруза в прямом действии составила 18,8 ц/га, в последействии - 21,8 ц'га, превысив прямое действие на 3 ц/га. Прибавки, полученные во второй год последействия, по отношению к прямому действию были сопоставимы с результатами первого цикла исследований (63,3%).

По предшественнику пшеница получены близкие результаты. В первом цикле исследований эффект от последействия первого года в сравнении с прямым действием составил 71,8%. Суммарные прибавки получены в количестве соответственно 7,4 и 10,3 ц/га. Второе последействие по отношению к первому последействию составило 78,7%, при суммарных прибавках соответственно 15,6 и 19,8 ц/га. Во втором цикле исследований получены примерно равные суммарные прибавки в интервале изучаемых доз: 20,7 ц/га в прямом действии, 21,1 ц/га в первом последействии. Таким образом, как и по предшественнику кукуруза последействие уступает прямому действию в интервале низких доз и превосходит при внесении высоких доз азотных удобрений.

Эффект от первого последействия азотных удобрений в первом цикле исследований на сахарной свекле составил 62,6% от прямого действия, второго последействия по отношению к первому - 69,2%. При этом эффект, полученный от второго последействия в сравнении с прямым действием, был равным 43,4%. Во втором цикле исследований эти показатели отмечены на уровне соответственно

71,3 и 86,6%. Отношение второго последействия к прямому действию составило 61,7%.

Таблица 3

Действие и последействие возрастающих доз азотных удобрений на урожайность сельскохозяйственных культур в сопоставимые интервалы времени

Доза азота, кг/га I цикл исследований II цикл исследований

прямое действие первое последействие второе последействие прямое действие первое последействие второе последействие

2-ой и 3 -ий ГОДЫ 2-ой и 3- ий годы 3-ий и 4-ый голы 3-ий и 4-ый годы 5-ый и 6-ой годы 5-ый и 6-ой годы 6-ой и 7-ой года 6-ой и 7 -ой годы

Озииая пшеница (по кукурузе)

0 43,0 43.0 41,2 41.2 32,6 32,6 28,8 28,8

60 45,0 44,4 43,8 41,8 36,9 36.3 31,5 29,2

90 46,0 45,0 43,4 43,7 36,1 36,5 31.1 30,3

180 45,7 45,3 46,8 45,1 38.2 39,4 30,1 30,5

270 42,4 44,5 46,К 44,7 38.0 40,0 31,1 29,9

I 7,1 7,2 16,0 10,5 18,8 21,8 3,6 4,7

Озшн 1я пшеница (к о пшеиинс

0 37.6 37,6 38.0 38.0 28.2 28.2 22,2 22.2

60 41.1 38,0 39.7 38,9 32.2 30.5 24,2_ 24.0

90 40.7 38,9 40.6 39.9 34,1 33.1 26,1 25,7

180 39.8 40.4 41.9 39,7 33.2 34.3 27,7 26.9

270 39.1 40.5 41,1 40,0 34.0 36.0 29,9 27.8

Е 10.3 7,4 11,3 6.5 20,7 21,1 19.8 15.6

Сахарная свекла

0 243 243 335 335 202 202 211 211

60 267 259 363 340 244 212 219 222

90 288 269 364 349 263 248 238 240

180 292 265 374 371 275 257 258 251

270 281 277 390 381 277 270 284 267

I 156 98 146 101 251 179 155 136

Кукуруза па силос

0 217 217 292 292 268 268 207 207

60 258 236 299 292 287 276 213 211

90 258 241 304 298 289 279 220 2}8

180 255 246 312 298 295 284 223 228

270 247 248 309 300 291 287 222 231

2 150 103 56 20 90 54 50 60

£ - сумма прибавок по всем дозам, ц/га

Менее отзывчивой на внесение различных доз азотных удобрений оказалась кукуруза на силос. Однако, если суммировать прибавки урожая, полученные в прямом действии, первом и втором последействии в обоих циклах исследований, то сохраняется соотношение 100:64:50.

По фактическим данным выполнен корреляционно-регрессионный анализ. Влияние систематического внесения азотных удобрений на урожайность культур севооборота (в среднем за 7 лет) описывалось следующими уравнениями:

- по озимой пшенице (предшественник кукуруза на силос)

У = 36,40 + 3,237N0,S - 0,573N, R = 1,00;

- по озимой пшеницы по пшенице У=31,70+4,265N°'s-0,905N, R = 0,99;

- по сахарной свекле У = 259,00 + 25,90N°'S, R = 0,98;

- по кукурузе на силос У = 244,40 + 29^3NÍ S - 8,3 7N2, R = 0,997;

Проведенный качественный анализ выращиваемых культур показал, что внесение возрастающих доз азотных удобрений на фоне РК в первом цикле исследований при прямом действии не оказывает существенного влияния на содержание сырого протеина в зерне озимой пшеницы, выращенной по предшественнику кукуруза на силос. Результаты были сопоставимы с контрольным вариантом - (14%), В первом и втором последействии наметалась тенденция к увеличению протеина на 0,2-0,5% от применяемых доз азота, превышающих Neo- Во втором цикле исследований (при повторном наложении доз азота) как в прямом действии, так и последействии азотные удобрений оказали более заметное влияние на повышение содержания сырого протеина в зерне. В зависимости от применяемой дозы азота прибавки протеина находились в интервале от 0,6 до 0,9% по дозе Nío и от 1,2 до 1,4% по дозе N2to. По предшественнику пшеница влияние различных доз азотных удобрений на содержание сырого протеина сказалось лишь в прямом действии как в первом цикле исследований, так и во втором. Внесение доз, превышающих Neo, способствовало росту содержания протеина в зерне на 0,5-1,2%. В последействии отмечено слабое влияние азотных удобрений.

Содержание сырой клейковины в зерне озимой пшеницы в зависимости от изучаемых доз азотных удобрений и предшественника изменялось не столь существенно, как протеина, В среднем за все годы исследований как по предшественнику кукуруза на силос, так и по пшенице получено 29% сырой клейковины.

Наибольший выход сахара с 1 га при возделывании сахарной свеклы как в первом цикле исследований, так и во втором отмечен при дозе N90 в прямом действии и N270 в последействии.

Закономерности формирования фосфатного состояния черноземов Северного Кавказа

В связи со сложностью проистекающих в почве процессов, часто взаимопротивоположных, обуславливающих подвижность и доступность фосфора, эта проблема до настоящего времени изучена недостаточно, особенно при систематическом применении удобрений в севооборотах. Доступность растениям фосфатов в почве зависит от соотношения процессов мобилизации и иммобилизации фосфора: растворение и осаждение, сорбция и десорбция, минерализация и биологическое закрепление. Необходим метод, позволяющий учесть суммарный результат всех этих процессов.

Применение различных методов определения подвижного фосфора в черноземах. В Северо-Кавказском регионе двум основным подтипам черноземов

- обыкновенным (карбонатным) и выщелоченным, соответствовали два стандартных метода определения подвижного фосфора - Мачигина и Чирикова, Это затрудняло сравнительную опенку фосфатного режима этих почв.

Для того чтобы дать сравнительную оценку почвам как источникам фосфорного питания растений, сопоставить доступность новообразованных из удобрений почвенных фосфатов в равных метеорологических условиях и выяснить возможность использования единого метода определения подвижного фосфора на территории ФГУ С АС «Кавказская», проведен двухфакторпый микрополевой опыт. Почвы - чернозем обыкновенный (карбонатный) малогумусный сверхмощный легкосуглинистый; чернозем выщелоченный малогумусный сверхмощный тяжелое у глинистый, имели следующую агрохимическую характеристику: содержание гумуса - 3,78 и 4,84%; рНсол. - 7,1 и 6,7; подвижный фосфор по Мачигину

- 18 и 26 мг/кг почвы; степень подвижности фосфатов по Карпинскому - Замятиной - 0,056 и 0,052 мг/л; подвижный калий по Мачигину - 400 и 350 мг/кг почвы; нитрификацнонная способность по Кравкову — 25 и 24 мг/кг.

Опыт проводили в звене севооборота: озимая пшеница - сахарная свекла -кукуруза - озимая пшеница. Повторность опыта - трехкратная. Азотно-калийные удобрения вносили в дозах М^оКзд в виде аммиачной селитры и хлористого калия. Двойной суперфосфат в дозах Р270 и Р()0 применяли один раз при закладке. Каждый из этих трех вариантов имел два аналога, один из которых начинал функционировать на второй год, другой - на третий. Тем самым осуществлялось трехкратное повторение опыта во времени.

С целью выяснения возможности использования единого метода определения подвижного фосфора на черноземах была проведена сравнительная оценка методов Мачигина, Чирикова, Олсена, Карпинского - Замятиной и Бурриеля -Гернандо.

На основе аналитического материала установлено, что одно и то же количество вносимых фосфатов увеличивают содержание подвижного фосфора в большей степени на черноземе обыкновенном (карбонатном), чем на выщелоченном. Эту особенность в фиксации фосфора отразили все испытанные методы, ко только методы Мачигина и Олсена четко отразили различия в фосфатном режиме изучаемых почв (табл. 4), Обращает на себя внимание идентичность указанных методов. Методом Чирикова эти различия улавливались в виде слабой тенденции.

Методы Мачигина и Карпинского - Замятиной лучше улавливали различия в фиксирующей способности почв к удобрениям, в ухудшении их фосфатного режима под влиянием выноса фосфора растениями. Корреляционный и регрессионный анализ обобщенных данных показал, что изменения содержания фосфора по Мачигину и степень подвижности по Карпинскому - Замятиной под влиянием возрастающих доз Р2О5 хорошо описываются следующими уравнениями:

чернозем обыкновенный (карбонатный)

У=15,9+3,6Р" +5,6Р (г=0,999) и У=0,67-ОД8Р03 +0,48Р, (г=0,999);

чернозем выщелоченный

У=253-2,5Р"5 +5,3 Р (г = 1,00) и У=0,61-0,31Р"+0,35Р, (г=Ю,999).

Результаты определения подвижных фосфатов в почвах разными методами

Доза кг/га Число образцов Методы определения подвижного фосфора

Мачигин Чириков Бурриель -Гернандо Олсен Карпинский -Замятина

мг/кг почвы мг/л

Чернозем обыкновенный {карбонатный)

0 126 19,1 105 64,2 23,8 0,059

90 36 24,2 112 71,3 28,9 0,071

270 54 34,7 129 85,3 40,2 0,117

810 54 64,4 173 138,8 71,2 0,323

Чъ онозем выи, елоченпый

0 126 26,0 114 34,7 31,9 0,050

90 36 26,4 118 39,6 33,8 0,057

270 54 33,1 131 49,7 43,7 0,081

810 54 55,2 165 86,8 66,3 0,210

Таким образом, при сравнительной оценке изучаемых подтипов черноземов метод Мачигина способен объективно отражать фосфатный режим почв и, следовательно, обеспечивать обоснованный прогноз эффективности фосфорных удобрений.

Оценка доступности фосфора чернозема обыкновенного (карбонатного) к вы щелоченного. Более правильное представление об истинном запасе доступного фосфора дает сумма углеаммонийнорастворимых фосфатов. Проведенные исследования показали, что запас подвижных фосфатов, определенный по сумме 10 последовательных углсаммонийных вытяжек, не исчерпывал общего количества потенциально доступных для растений фосфатов. Содержание фосфора в сумме 10 последовательных углеаммонийных вытяжек в большей степени, чем данные однократных вытяжек, показало лучшую обеспеченность чернозема выщелоченного подвижными фосфатами (табл. 5).

Отношение содержания суммы Р^О; в многократных вытяжках (М) к содер-' жанию в однократной вытяжке (О) составило в среднем за 4 года на черноземе обыкновенном (карбонатном) 2,9, выщелоченном - 4,0. На черноземе обыкновенном (карбонатном) методом Мачигина извлекается порядка 35% Р2О5 от общего запаса углеаммонийнорастворимого фосфора, а на выщелоченном - только 25%.

Следовательно, со временем в черноземе выщелоченном идет более сильное закрепление фосфатов в неподвижные формы, чем в обыкновенном (карбонатном). В сумме за 4 года по фону №С на черноземе обыкновенном (карбонатном) вынос составил 82 мг/кг Р2О5, что на 16 мг/кг превысило первоначальный запас углеаммонийнорастворимого фосфора. Из чернозема выщелоченного вынесено

117 мг/кг, что кочти полностью исчерпало исходный запас подвижного фосфора в этой почве.

Таблица 5

Содержание подвижного Р20з в почвах в однократных (О) и многократных (М) углеаммошшных вытяжках по Мачигину

Варианты В среднем за 4 года

О М М:0

Чернозем обыкновенный (карбонатный)

Без удобрений 17,0 50,0 2,94

№С (фон) 16,0 45,8 2,86

Фон + Рад, ежегодно 30,0 86,8 2,89

Фон +Р2?о ежегодно 59,8 162,8 2,72

Фон +Ред разовое 25.7 74,0 2,92

Фон +Рзтй разовое 30,0 104,3 2,90

Фон+Рвюразовое 79,5 217,3 2,73

Чернозем выщелоченный

Без удобрений 25,5 102,8 4.03

№С (фон) 26,3 104,3 3.96

Фон + Р<м ежегодно 34,0 135,3 3,98

Фон +Р170 ежегодно 52,8 198,5 3,76

Фон +РаГ| разовое 30,5 123.5 4,05

Фон +Р270 разовое 40,5 157,0 3,88

Фон +Ряю разовое 68,8 263,0 3,82

Качественные различия сравниваемых почв показало фракционирование почвенных фосфатов по Чашу - Джексону (табл. 6), По фону ЫК обе почвы имели близкое содержание фосфатов в 0,5 н. КН4Р - вытяжке. Содержание железо-фосфатов в черноземе выщелоченном было в 4 раза большим, чем в обыкновенном (карбонатном). Последний же отличался более высоким содержанием высокоосновных фосфатов кальция и рыхлое вязанных фосфатов. В количественном отношении содержание фосфора в 10 последовательных вытяжках по Мачигину соответствовало на обеих почвах сумме фосфатов в первых трех вытяжках по Чангу - Джексону. Внесение максимальных доз фосфора повышало содержание рыхл ос вязанных фосфатов в черноземе обыкновенном (карбонатном) в 5-10 раз, а выщелоченном - в 2-5 раз.

Накопление остаточных фосфатов в 0,5 н. МНдР - вытяжке было примерно одинаковым на обеих почвах. Фракция железофосфатов повышалась слабо на черноземе обыкновенном (карбонатном), на выщелоченном - являлась более активным фосфоронакопителем. По фракции основных фосфатов кальция больше накапливалось остаточных фосфатов в черноземе обыкновенном (карбонатном), чем выщелоченном. В многократные вытяжки по Мачигину в основном переходили остаточные фосфаты, накопленные в первых трех фракциях по Чангу-Джексону. Таким образом, метод Чанга - Джексона позволил выявить специфику

фонда «активных» минеральных фосфатов в сравниваемых почвах и различную направленность превращений остаточного фосфора удобрений в зависимости от почвенных условий.

Таблица б

Фракционный состав «активных» минеральных фосфатов по Чангу - Джексону в почвах, Р20^ мг/кг

Доза РА. кг/га Фракции Сумма «активных» минеральных фосфатов Накоплено РА из удобрений

I (1,0 к. №ЦС1) II (0,5 н. МВД Ш (0,1 н. ЫаОН) IV (0,5 н. Н250<)

Чернозем обыкновенный (,карбонатный)

0 1,4 29 20 546 596 ~

90 1,8 38 25 564 629 33

180 1,1 30 22 574 627 31

270 1,9 31 22 564 619 23

360 2,1 53 35 588 678 82

450 2,1 48 28 580 658 62

540 8,4 52 36 600 696 100

630 13,8 145 63 612 834 238

720 7,3 93 33 646 779 183

810 11,3 117 39 634 801 205

Выщелоченный чернозем

0 0,7 30 81 374 486

90 0,8 46 ПО 383 540 54

180 0,7 42 91 406 540 54

270 0,7 35 92 386 514 28

360 0,9 45 99 408 553 67

450 0,7 48 103 413 565 79

540 1,1 58 121 406 586 100

630 2,4 128 171 418 717 231

720 1,5 96 149 413 660 174

810 3,3 146 173 428 750 264

Результаты исследований, проведенные в вегетационном опыте с использованием радиофосфора ?2Р, четко разграничили фосфатный режим почв в пользу чернозема выщелоченного (табл. 7), Это отмечено по урожаю овса, выносу фосфора и запасам доступных фосфатов. Запас последних в обеих почвах по неудобренному варианту был в 1,5-2 раза выше, чем запас в сумме 10 последовательных углеаммонийных вытяжек, т.е. изотопом 33Р метились и менее растворимые фосфаты.

Использование фосфора з:Р растениями из почвы и удобрений (в среднем за 3 года)

С ™ к 3 Урожай овса Прибавка Вынос, мг РгО$/кг почвы *К, % Запас доступных фосфатов, мг Р^Оукт почвы

г/сосуд общий из удобрений общий за счет удобрений

Черпаем обыкновенным (карбонатный)

0 22,4 - 35,3 - 36,4 97 -

30 26.9 4,5 68,6 33,3 36,9 186 89

60 31,0 8,6 98,6 63,3 25,5 387 290

90 27,0 4,6 57,2 21,9 39,3 146 49

180 23,9 1,5 42,4 7,1 37,7 112 15

270 26,4 4,0 56,0 20,7 41,7 136 39

360 28,1 5,7 70;8 35,5 37,9 187 90

450 30,5 8,1 78,2 42,9 44.4 176 79

540 29,7 7,3 69,1 33,8 33,9 204 107

630 33,7 11,3 107,0 71,7 25,7 416 319

720 31,9 9,5 103,0 67,7 26.8 384 287

810 34,2 11.8 119,0 83,7 25,8 461 364

Чернозем выщелоченный

0 25,7 - 50.2 - 35,4 342 -

30 29,0 3.3 74,4 24,2 34,7 214 72

60 29,7 4,0 98,6 4§,4 31,8 310 168

90 29,6 3,9 71.2 21,0 37,6 189 47

180 27,6 1,9 61,8 11,6 35,7 173 31

270 29,3 3,6 67,1 16,9 33,0 203 61

360 29,5 3,8 85,7 35,5 35,2 243 101

450 31,0 5,3 87,1 36.9 36.2 241 99

540 30,0 4,3 72,6 22,4 30,3 240 98

630 33,0 7,3 99.2 49,0 22,4 443 301

720 29.4 3,7 96,4 46,2 25.9 372 230

810 30,6 4,9 107,0 56,8 22,4 478 336

* К - процент использования метки.

В сравниваемых почвах коэффициент использования метки на неудобренных фосфором вариантах был примерно одинаков. Под влиянием возрастающих доз фосфорных удобрений в интервале доз Р90Л50 значения К повышалось только на черноземе обыкновенном (карбонатном), по дозам выше Р450 - снижались на обеих почвах. Однако данные, полученные с помощью методов Чанга - Джексона и радиометки 32Р, показали, что в сравниваемых почвах за 5-летний период не наблюдается необратимого закрепления фосфора удобрений в недоступных для растений формах. При этом под влиянием внесенных фосфатов может происходить мобилизация почвенного фосфора.

Сорбция фосфатов почвами. Наиболее вероятными механизмами, определяющими концентрацию и поведение фосфора в почвенных системах, являются процессы сорбции и десорбции. В качестве оптимизационного критерия фосфатного режима почв при этом выдвигается равновесная концентрация фосфатов в почвенном растворе. Необходимые затраты фосфорных удобрений выявляются по количеству адсорбированных почвой фосфатов при заданной равновесной концентрации фосфора в почвенном растворе.

В четырехлетних исследованиях сорбцию фосфатов черноземом обыкновенным (карбонатным) и выщелоченным определяли по поглощению фосфора из фосфатных растворов в широком диапазоне исходных концентраций фосфора (0-62 мг/л). Навески почвенных образцов обрабатывали 0,02 M KCl, содержащем от 0-62 мг Р/л в виде КН^РОд- Количество сорбированных почвой фосфатов (X) рассчитывали по разности концентраций фосфора в растворах до и после их взаимодействия с почвой. Результаты выражали в расчете на элементарный фосфор.

При обработке почв растворами фосфатов равновесные концентрации в вытяжках из чернозема обыкновенного (карбонатного) возрастали в большей степени, чем из выщелоченного. Сорбция же фосфора черноземом обыкновенным (карбонатным) из раствора, наоборот, заметно снижалась (табл. 8). В интервале исходных концентраций фосфора от 1,55 до 24,8 мг/л неудобренным обыкновенным черноземом сорбировалось 92-61% от первоначального количества, в растворе оставалось 8-39%, На черноземе выщелоченном эти величины составили 97-69% и 3-31%. Различия в сорбционных свойствах почв по мере удобренности значительно возрастали. Например, по дозе Р^ю чернозем выщелоченный сорбировал из раствора до 87% фосфора, а обыкновенный (карбонатный) - 72%.

Различия в сорбционных свойствах более наглядно видны при построении изотерм сорбции. Анализ изотерм во всем диапазоне исходных концентраций фосфатных растворов показал, что неудобренный чернозем обыкновенный и выщелоченный располагают более чем двумя поверхностями сорбции с различной энергией связи, fia основании изотерм сорбции вычислено количество фосфора, сорбированное исследуемыми почвами при стандартных равновесных концентрациях 0,1; 0,2; 0,3; 0,4 мг Р/л в зависимости от удобренности.

Согласно полученным данным, для достижения равновесной концентрации фосфора 0,1 мг/л чернозем обыкновенный (карбонатный) адсорбировал 24 мгР на кг почвы, выщелоченный - 62 мг/кг. При равновесных концентрациях Р 0,2; 0,3 и 0,4 мг/л чернозем обыкновенный (карбонатный) сорбировал соответственно 46,56 и 66 мг/кг, выщелоченный 90,104 и 112 мг/кг.

Предварительное обогащение обеих почв возрастающим количеством фосфора закономерно снижало сорбцию фосфатов. Однако ранее внесенные фосфаты в черноземе выщелоченном закреплялись более сильнее, в большей степени переходили в нелабильные формы и в меньшей степени оказывали влияние на сорбцию фосфора, чем в черноземе обыкновенном (карбонатном). Поэтому при внесении Рею различия между почвами даже усиливались (табл. 9).

Сорбция фосфатов почвами

Исходная концентрация Р в растворе 0,02 М КС1, мг/л Дозы фосфорных удобрений, кг/га

0 90 270 810

С, мг/л | ХьМГ/л ) Х,мг/кг С, мг/л ] Х|,мг/л | Х,мг/кг С, мг/л | Х|,мг/л | Х.мг/кг С, мг/л | Х|,мг/л | Х,мг/кг

Чсоноэ ем обык новенны й(капйо натиын»

0 0,027 -0,027 -0.54 0,029 -0,029 -0,58 0,076 -0,076 -1,52 0,268 -0,268 -5,60

0,78 0,058 0,722 14,44 0,069 0,711 14,22 0,143 0,637 12,74 0,352 0,428 8,56

1.55 0,119 1,431 28,62 0,129 1,421 28,42 0,219 1,331 26,62 0.425 1,125 22,50

2,33 0,186 2,! 44 42,88 0,205 2,125 42,50 0,310 2,020 40,40 0,620 1,710 34,20

3,10 0,290 2,810 56,20 0,306 2,794 55,88 оДб7 2,633 52,66 0,832 2,268 45,36

4.65 0,580 4,070 81,40 0,628 4,022 80,44 0,857 3,793 75,86 1,260 3,390 67,80

6,20 1,004 5,196 103,90 1,066 5.134 102,70 1,402 4,798 95,96 1,709 4,491 89,82

12,40 3.197 9,203 184,00 3,239 9,161 183,20 3,776 8,624 172,4 4,472 7,928 158,50

18,60 6,203 12,40 247,90 6,330 12,270 245,40 7,045 11,550 231,10 7,783 10,810 216.30

24,80 9,690 15,110 302,20 10,5100 14,290 285,80 13,110 11,680 233,60 13,800 11,000 220,00

31,00 12,960 18,040 360,80 14,270 16,730 334,60 16,240 14,750 295,10 18,230 12,770 255,40

62,00 35,620 26,380 527,60 36,110 25,890 517,80 36,690 25.310 506,20 38,650 23,350 467,00

Чернозем вышслочепный

0 0,026 -0,026 -0,52 0,028 -0,028 -0,56 0,039 -0,039 -0,78 0,150 -0,150 -3,00

0,78 0,044 0.736 14,72 0,053 0,727 14,54 0,069 0,711 14,22 0,181 0,599 11.98

1,55 0,047 1,503 30,06 0,081 1,469 29,38 0,129 1,421 28,42 0,198 1,352 27,04

2,33 0,079 2,251 45,02 0,096 2,234 44,68 0,154 2,176 43,52 0,230 2,100 42,00

3,10 0,087 3,013 60,26 0,143 2,957 59,14 0,233 2,867 57,34 0,311 2,789 55,78

4,65 0,190 4,460 89,20 0,278 4,372- 87,44 0,346 4,304 86,08 0,502 4,148 82,96

6,20 0,462 5,736 114,70 0,589 5,611 112,20 0,696 5,504 110,00 0,949 5,251 105.00

12,40 1,511 10,890 217.80 1,879 10,520 210,40 2,491 9,909 198,10 3,070 9,330 186,60

18,60 4,760 13,840 276.80 4,980 13,620 272,40 5,651 12,950 259,00 6,400 12,200 244,00

24.80 7,640 17,160 343,20 9,507 15,290 305,80 10,960 13,840 276,80 11,590 13,210 264,20

31,00 12,360 18,640 372.80 13,320 17,680 353,60 14,880 16.120 322,40 15,090 15,910 318.20

62,00 34,320 27,680 553,60 34,630 27,370 547,40 36.780 25,220 504,40 38,090 23,910 478,20

Таблица 9

Сорбция, буферность и затраты фосфатов в исследуемых почвах при ста![дартных концентрациях фосфора в почвенном растворе

Варианты Доза РА, кг/га Чернозем обыкновенный (карбонатный) Чернозем выщелоченный

стандартные равновесные концентрации Р в 0,02 М KCl, мг/л

0,1 1 0,2 0,3 0,4 ОД | 0,2 I 0.3 [ 0.4

1 2 3 I 4 5 6 7 | g 1 9 | 10

Количества сорби рованного Р, мг/кг

2 0 24 46 56 66 62 90 104 112

5 90 24 44 58 68 58 88 102 111

6 90 22 42 5S 64 46 74 91 103

7 90 19 38 51 60 35 6! 78 90

Среднее по вар. 5-7 21 41 55 64 45 73 91 101

8 270 21 39 52 62 35 67 88 99

9 270 16 35 49 60 26 58 81 94

10 270 -П 0 14 28 16 43 62 80

Среднее по вар.8-10 3 22 38 48 23 56 77 91

П 810 -15 5 28 36 -10 52 72 88

12 810 -39 -22 -3 13 -25 42 58 71

13 810 -41 -28 -15 -3 -54 -7 39 54

Среднее по вар. П-13 -37 -19 0 18 -31 25 54 70

Буфе рная способность поче к фосфору, м.ъ'г

2 0 240 230 187 165 620 450 347 280

5 90 240 220 193 227 5 S0 440 340 278

6 90 220 210 187 213 460 354 303 258

7 90 190 190 170 200 350 305 260 225

Среднее по вар.5-7 210 205 IS3 213 450 365 303 253

8 270 210 195 173 155 350 335 293 24S

9 270 160 175 163 150 260 290 270 235

10 270 0 0 47 70 160 215 207 200

С'рсднее по нар. 8-10 30 110 127 120 230 280 257 228

11 810 0 50 93 90 0 260 240 220

12 810 0 0 0 43 0 210 193 178

13 810 0 0 0 0 0 0 130 135

Среднее по вар. 11-13 0 0 0 б 0 125 1Е0 175

Затраты Р205, кг/га

г 0 165 316 385 453 426 618 715 769

5 90 165 302 398 467 398 605 701 763

6 90 151 289 335 440 316 508 625 708

7 90 131 261 350 412 240 419 536 618

Срелнее по вар.5-7 144 282 378 440 309 502 625 694

Продолжение таблицы 9

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

8 270 144 268 357 426 240 460 605 680

9 270 110 240 337 412 179 398 557 646

10 270 0 0 96 192 110 295 426 550

Среднее по вар. 8-10 21 151 261 330 158 385 529 625

11 810 0 34 192 247 0 357 495 605

12 810 0 0 0 89 0 289 398 488

13 810 0 0 0 0 0 0 26S 371

Среднее по вар. 11-13 0 0 0 124 0 172 371 481

При равновесных концентрациях 0,2; 0,3 и 0,4 мг Р/л чернозем выщелоченный адсорбировал соответственно 25, 54 и 70 мг фосфора на кг почвы. На черноземе обыкновенном (карбонатном) предварительное внесение Р8!0 обеспечивало равновесную концентрацию в почвенном растворе до 0,35 мг Р/л и только при равновесной концентрации 0,4 мг Р/л адсорбированное количество фосфора составило 18 мг/хг.

Таким образом, на основании проведенных исследований установлено, что при равной исходной концентрации фосфора (интенсивности) чернозем выщелоченный обладает значительно большим запасом потенциально доступных фосфатов и большей буферностью. Этим определяется более благоприятный фосфатный режим чернозема выщелоченного.

Эффективность фосфорных удобрений при систематическом внесении в севообороте

В связи с дефицитом фосфорных удобрений важным вопросом агрохимии являлось определение условий их наиболее эффективного применения. Эта проблема может быть решена только на основе надежной информации о закономерностях действия и последействия разных доз фосфора на продуктивность отдельных культур севооборота, а также рационального размещения фосфатов в севообороте с оптимальной периодичностью их внесения.

В задачу исследований входило определение остаточных фосфатов в сопоставлении с эквивалентным количеством свежевнесенного фосфора, т.е. установление кумулятивного эффекта для прогнозирования эффективности вносимого фосфора на фоне разных суммарных предшествующих доз.

Агрохимические исследования проводили в условиях полевого опыта на черноземе обыкновенном (карбонатном) и выщелоченном со следующими показателями: гумус 5,1и 4,8%, рНсол, 6,9 и 6,7, подвижный фосфор (по Мачигину) 15-18 и 26-27 мг/кг, обменный калий (по Мачигину) 310-350 и 350 мг/кг, иитри-фикационная способность (в модификации Кравхова) 35-40 и 24 мг/кг почвы. В 18-вариантной базисной схеме предусмотрено последовательное внесение доз фосфора во времени: Рво, Р»о> Piso и Ргю- Севооборот типичный

для Краснодарского края со следующим чередованием культур: кукуруза на силос, озимая пшеница, озимая пшеница, сахарная свекла. На черноземе обыкновенном (карбонатном) каждой культуре соответствовал свой оптимальный фон NK: для кукурузы - N«)K¿o, озимой пшеницы - NsoKw, сахарной свеклы - NgoKgo-С целью снижения отрицательного эффекта, связанного с недостатком цинка в черноземе обыкновенном (карбонатном), вызывающего хлороз кукурузы, растения опрыскивали водным раствором сернокислого цинка (110,6 г/га) в фазы 3-4 и 8-10 настоящих листьев. На черноземе выщелоченном возрастающие дозы фосфорных удобрений испытывали на двух фонах с дифференциацией доз под культуру: озимую пшеницу - МдаК7(, и NWoK7o, сахарную свеклу - N^Kioo и N)SoKlüo, кукурузу на силос - N-joK70 и М^оКто.

Закономерности в изменении эффективности систематического внесения различных доз фосфорных удобрений при возделывании озимой пшеницы на черноземе обыкновенном (карбонатном) четко выявляет анализ динамики средних эффектов прямого действия (Д|), последействия (Эосп и Эостг) и наложения доз фосфора (ДгДб) во времени. Как видно из таблицы 10 в первом цикле исследований последействие фосфорных удобрений примерно равнозначно их прямому действию.

Во втором цикле увеличение доз фосфорных удобрений с P<¡o-w до Pisodo значительно повышало урожай зерна озимой пшеницы. При систематическом наложении дозы Р60 её эффективность на озимой пшенице растет, постепенно приближаясь к действию дозы Р». Последняя выравнивается с действием дозы Р|8й. обеспечивая, начиная с трехкратного наложения, наибольшую прибавку урожая. Аналогичные закономерности отмечаются и на двух других культурах севооборота. Таким образом, внесение средних и повышенных доз Р205 постепенно создает оптимальный уровень фосфатного питания: для озимой пшеницы - 25 мг/кг, для сахарной свеклы - 32-34 мг/кг почвы.

Для сравнительной оценки ежегодного н периодического внесения фосфорных удобрений, вычисленные прибавки урожаев изучаемых культур севооборота от прямого действия, четырех-и шести кратного наложения доз, первого и второго последействия выразили в зерновых единицах. Установлено, что замена ежегодного внесения периодическим в первом цикле исследований с концентрированием доз фосфора под сахарную свеклу повышало общую продуктивность звена севооборота на 6,6-8,1 ц/га з.е, или на 2,2-2,7 ц/га з.е. в год. Во втором цикле это преимущество было минимальным, составив в целом по звену севооборота 2,3-2,9 ц/га з.е. Однако различия между способами внесения практически сохранялись на уровне 2,8-3,3 ц/га з.е. в пользу периодического внесения.

В среднем за 5 лет проведения полевого опыта на черноземе выщелоченном с содержанием подвижного фосфора 26-27 мг P¡Os на кг почвы установлено, что наиболее эффективной дозой фосфора при возделывании озимой пшеницу по двум предшественникам (кукуруза на силос, озимая пшеница) на двух азотно-калийных фонах, в прямом действии является доза Рсо- В последействии выявлена тенденция к росту эффективности более высоких доз фосфора, которые больший эффект проявляли с повышением уровня азотного питания.

Действие и последствие доз фосфорных удобрений на урожайность озимой пшеницы в севообороте по фону NK,

на черноземе обыкновенном (карбонатном), ц/га

Дота РА [ цикл исследований I] цикл исследований Двойное наложение Тройное наложение Четырехкратное наложение Пятикратное наложение Шестикратное наложение)

прямое действие (Л,) первое последействие (Эост,) второе последействие (Эост2) прямое действие (Д.) первое последействие (ЭосТ|) второе последействие (ЭОСТ;)

при повторном наложении

5 1 св э3 ю ci х _ о. С IS й g £ (в К . 1 s V о с 1 >> 2 ~ а й г с « я а > й te А 3 а. С 1 а. >• Л £ У с w а II « 1 Ск $ л ,___, t* с а ев 1 (i > i 11 t ■я 1 3 1§ о.w С ХЕ ее * о LJ. й te ^ is Q_ С 1 ^ 3 с

0 35,3 - 38,8 - 39,4 - 37,3 - 39,0 - 39,4 - 38,8 - 39,4 - 37,3 - 39,0 - 39,4 ~

60 39,9 4,6 41,9 3,1 42,5 3,1 43,2 5,9 43,3 4,3 44,1 4,7 44,5 5,7 45,7 6,3 45,3 8,0 47,2 8.2 48,9 9,5

90 41,6 6,3 43,S 5,0 42,1 2,7 44,2 6,9 44,4 5,4 45,7 6,3 45,8 7,0 46,5 7,1 46,1 8,8 48,3 9,3 49,9 10,5

180 42,S 7,2 46,3 7,5 44,8 5,4 46,4 9,1 48,8 9,8 49,0 9,6 46,8 8,0 46,8 7.4 46,5 9,2 48,6 9,6 49,8 10,4

270 43,3 8,0 46,0 7,2 45,4 6,0 46,2 8,9 49,4 10,4 50,4 11,0 - - - -

У ■Л & c+i Tt ^ ^ ft VI OJ + 6С % 3 + оТ В, Os 0. -т о ■Л * А? к i f-+ Г-; 09 fl i «О + аГ «л Ъ. о о* «Л оо гл О, SO ^ с. i •о й? 3s Л"* Г-* ft 3" CU О CU О op о | аГ % о ч- It о m

г 1,00 0,97 0,99 0,99 0,99 1,00 0,99 1,00 1,00 1,00 1,00

Наибольшая прибавка урожая зеленой массы кукурузы на оптимальном фоне в прямом действии обеспечивалось дозой Р$о, в первом и втором последействии - Рад- На удвоенном азотном фоне (N|4o) в прямом действии и нервом последействии наиболее эффективной была доза Р90, во втором последействии - Р^. Сахарная свекла на обоих азотных фонах была более отзывчива на действие и последействие доз фосфора. На фоне N^bL^o повышение доз фосфорных удобрений с 60 до 180 кг/га удвоило прибавку урожая корнеплодов с 35 до 71 ц/га.

Выявлены определенные закономерности эффективности различных способов внесения фосфатов при разном чередовании культур севооборота, особенно при размещении кукурузы (табл. 11).

Таблица 11

Сравнительная эффективность ежегодного и периодического (раз в 3 года) способов внесения фосфора (суммарная прибавка за звено, ц/га з. е, (среднее за 6 лет)

Звено севооборота Дозы и сроки внесения PiO кг/га

Рзо ежегодно Рад ПОД первую культуру Р60 ежегодно под первую культуру Рад ежегодно Pi7[l ПОД первую культуру

Кукуруза-оз] шал пшеница-озимая пшеница Ш 14 12,0 Ш 13,9 13,2 L2 11,9

Озимая пшеница-озимая пшеница-сахарная свекла Ш 33.5 43,4 26,1 42,2 23,8 48.5 28.6 46.6

Озимая пшеница-сахарная свекла-кукуруза 26,2 26,7 Ш 24,4 34.1 22,8 29.6 31,5 38.2 25,6

Сахарная свекла-кукуруза-озимая пшеница 27.9 30,4 30,9 16,5 33,8 31,6 30,1 24,5 32,4 26,9

Примечание: * - в числителе на черноземе обыкновенном (карбонатном);

в знаменателе на черноземе выщелоченном.

Значительное преимущество периодического внесения на черноземе обыкновенном (карбонатом) отмечается в звене озимая пшеница - сахарная свекла -кукуруза, особенно при повышенных дозах фосфора. На черноземе выщелоченном наибольший эффект достигнут в севооборотном звене, где цнклооткрываю-щей культурой являлась сахарная свекла. Периодическое внесение Рда увеличивало прибавку урожая в 2 раза в сравнении с ежегодным внесением дозы Рм. Это доказывает, что периодическое внесение по своей сущности является запасным, имеющим не только организационные, но и агрономические преимущества.

В севооборотных звеньях с первой открывающей культурой (озимая пшеница) лучшие результаты обеспечивало ежегодное внесение фосфорных удобрений. В звене кукуруза - озимая пшеница - озимая пшеница оба способа внесения фосфорных удобрений примерно равноценны.

Формирование заданного уровня обеспеченности чернозема обыкновенного доступными фосфатами. В микрололевом опыте изучено влияние различных доз фосфорных удобрений на урожайность овса в зависимости от времени

их предварительного взаимодействия с черноземом обыкновенным (карбонатным), рассчитаны основные балансовые показатели в системе «удобрение - почва - растение», В опыте систематически проводили анализ почвенных образцов на содержание подвижного фосфора по Мачигииу и степени подвижности в 0,01 М CaCh-вытяжке по Скофилду,

Проведенные исследования показали, что сразу же после внесения фосфорных удобрений содержание подвижных фосфатов увеличивается пропорционально вносимым дозам. Степень подвижности фосфатов в почве по дозе Рэд повышалась только на 0,01 мг/л, по Pj7o - в 4 раза, Pgio - в 14 раз. При дальнейшем взаимодействии фосфатов с черноземом обыкновенным шло постепенное снижение содержания подвижного фосфора и степени его подвижности до установления динамического равновесия в почве. Фосфатное равновесие в вариантах с дозой Рад устанавливалось уже через 7-11 месяцев, с дозами Р^о и Р^о - через 44 месяца. Таким образом, методы Мачигина и Скофилда четко отражали фосфатное состояние чернозема обыкновенного (карбонатного) и закрепление фосфатов в зависимости от времени взаимодействия с почвой при средних и высоких дозах удобрений.

Основным критерием, обуславливающим эффективность использования фосфорных удобрений, определяемым разностным методом, является коэффициент их использования (КИФ). При 20-месячном взаимодействии КИФ по дозам Рад, Рпо и Р„о составил соответственно 71, 49 и 39%, С увеличением времени взаимодействия до 44 месяцев КИФ, исходя из разностного метода, варьировал в пределах 32-39%, Это означает, что при минимальном 20-месячном взаимодействии фосфатов с почвой 30-50% фосфора удобрений теряется для питания растений,

Ежегодное определение выноса фосфора растениями овса позволили рассчитать затраты фосфорных удобрений на увеличение содержания подвижного фосфора В почве сверх выноса на 10 мг/кг (Z). Наличие контрольного варианта позволило определить эти затраты без участия растений (Zn), а также установить, какое количество фосфора должно быть вынесено, чтобы содержание подвижного фосфора в почве снизилось на 10 мг/кг (Zb). В сосудах без растений через 1 месяц после внесения фосфорных удобрений значения Zn были минимальными - 75-80 кг Р205 на гектар. Через 7 месяцев затраты возросли до 110-120 кг/га. В дальнейшие годы на протяжении 78 месяцев значения Zu находились в интервале 200-250 кг/га. Установлено, что затраты фосфора удобрений на повышение содержания подвижных фосфатов в почве на 10 мг/кг (Z) не являются величиной постоянной для данной почвы и зависят от интенсивности баланса фосфора. В черноземе обыкновенном (карбонатном) за 3 года в диапазоне интенсивности баланса 211-566% затраты составили 101-159 кг P2Os/ra, за 4 года - 199-340 кг/га. При интенсивности баланса 102-107% затраты снижались до 9-10 кг/га.

Затраты фосфора зависят также от размера выноса его растениями. Значения Zb, вычисляемые разностным методом, позволяют установить направленность их изменений в зависимости от исходного содержания фосфора в почве и взаимосвязь значений Z и Zb, но не могут служить критерием в оценке прогнозирования изменения фосфатного режима почвы, т.к. вычисленные значения Zb фактически

являются средними при резко различающемся исходном содержании подвижного фосфора.

Расчет производили по формуле: Zb = В/(Рп-Рр), где В- вынос PjOj на определяемый момент, кг/га; Рп и Рр - содержание фосфора в пару и под растениями, мг/кг. В результате в среднем за 6 лет установлено, что с повышением дозы фосфора и соответствующего увеличения содержания подвижных фосфатов в почве значения Zb снижались с 338 до 156 кг P2Oj/ra. Установлено, что значения Zb находятся в обратной зависимости от обеспеченности почвы подвижными фосфатами.

Фактически полученные данные подвергли регрессионному анализу, позволившему получить следующее уравнение: Z.b = 7670/РВП1. (R = 0,76), которое принято нами как основное при расчетах значений Zb для чернозема обыкновенного (карбонатного) в зависимости от содержания в нем подвижного фосфора. Значения Zb, вычисленные при различном содержании P„tI с интервалом 5 мг/кг почвы, таким образом, позволяют определить средние значения Zb в широком диапазоне исходного и конечного содержания подвижного фосфора в почве. Полученные близкие результаты Zb показывают, что с помощью расчетных их значений можно прогнозировать снижение содержания подвижных фосфатов при различном исходном уровне, определить при какой интенсивности баланса фосфора сохранится содержание подвижных фосфатов.

Влияние длительного применения минеральных удобрений на урожайность сельскохозяйственных культур

С целью рационального использования ресурсов минеральных удобрений ежегодно в течение 30 лет проведены полевые исследования в различных почвен-но-климатических зонах Краснодарского края; лугово-черноземных почвах, черноземах обыкновенных (карбонатных); типичных (слабовыщелоченных); выщелоченных. По единой расширенной схеме, включающей применение возрастающих доз фосфорных, азотных и калийных удобрений, проведено 60 полевых опытов.

Озимая пшеница. В связи с дефицитным содержанием фосфора в ггочвах региона нами в течение тридцатилетнего периода изучалось преимущественно действие фосфорных удобрений на урожайность и качество зерна озимой пшеницы Безостая 1 на двух азотно-калийных фонах - NsoKjo и КэдКзо-

Внесение азотно-калийных удобрений в дозе N^jK^ неадекватно влияло на повышение продуктивности зерна озимой пшеницы в зависимости от почвенных условий; на лугово-черноземных почвах дополнительный сбор зерна составил лишь 0,7 ц/га, черноземах обыкновенных (карбонатных) возрос до 2,2 ц/га, типичных (слабовыщелоченных) - до 2,6 ц/га. Наибольший эффект получен на черноземах выщелоченных, где прибавка урожая зерна достигала уровня 4 ц/га. Увеличение дозы азотного удобрения до 90 кг/га на всех подтипах черноземных почв способствовало повышению урожайности озимой пшеницы на 1,0-1,2 ц/га в сравнении с первоначальной дозой Neo.

При изучении возрастающих доз фосфорных удобрений (Рм-Р1$о) установлена различная вариабельность в получении дополнительного урожая зерна, в основном за счет особенностей генезиса черноземных почв. На рисунке 7 четко прослеживается отзывчивость озимой пшеницы Безостая 1 на ту или иную дозу фосфорного удобрения на различных подтипах черноземов.

На лугово-черноземных почвах отмечено усиливающее влияние фосфорных удобрений во всем интервале изучаемых доз. Максимальная отзывчивость пшеницы на внесение фосфорных удобрений на черноземах обыкновенных (карбонатных) ограничивается дозой Р^, способствует получению порядка 5 ц/га дополнительной зерновой продукции. На черноземах типичных и выщелоченных пшеница показывает высокую отзывчивость при дозах внесения фосфорного удобрения 60-90 кг РгОУга.

30 60 90 120 150 1 80 Р205, кг/га

■ Лугово-черноземные М Черноземы обыкновенные

■ Черноземы типичные ■ Черноземы выщелоченные

Рис. 7. Прибавки урожая зерна озимой пшеницы Безостая 1 в зависимости от доз фосфорных удобрений и подтипов черноземов

Определенный интерес представляет корреляционно-регрессионный анализ экспериментальных данных, полученных на разных подтипах почв. Зависимость урожайности озимой пшеницы от возрастающих доз фосфорных удобрений на двух азотно-халийных фонах (N^Kjo и N90K.30) выражаются следующими уравнениями регрессии:

- на лугово-черноземных почвах соответственно

У= 3 7,10+2,004Р - 0J49P2 и У= 34,Ш2,224Р05 - 0.062Р

- на черноземах обыкновенных (карбонатных) У = ЗЗ^б+З^ЗР^-О^бР и У = ЗЫ»«Д38Р"

- на типичных (слабо вы щелоченных) черноземах У =■ 40,28+4,16P*l's-l,28P и У = 43,054,989^

- на черноземах выщелоченных

У=37,52+3,4$5Р*л-1,1 7Рч У=39J9+2,25I^'s-0,463Р.

Важный этап в исследованиях приурочен к изучению отзывчивости озимой пшеницы на возрастающие дозы фосфорных удобрений по предшественнику ози-

мая пшеница при различном уровне содержания подвижных фосфатов. Полевые опыты проведены в Тихорецком районе на черноземах обыкновенных (карбонатных) с тремя уровнями плодородия по фосфору: низком (13-14 мг/кг по Мачиги-ну); среднем (17-19 мг/кг) и высоком (44-52 мг/кг). Содержание обменного калия в почве опытных участков соответствовало повышенной и высокой степени обеспеченности, Влияние возрастающих доз фосфорных удобрений изучали на азот-но-калийном фоне КбоКза.

В результате проведенных исследований установлено (табл. 12), что различные дозы фосфорных удобрений положительно действуют как на низком, так и высоком фоне содержания подвижного фосфора. Однако с достаточной долей уверенности можно говорить об определенной зависимости эффективности фосфорных удобрений от исходного содержания подвижного фосфора. На вариантах опыта с низкой и средней степенью обеспеченности Р^Оз максимальная урожайность озимой пшеницы получена по дозе Рцо (43 ц/га), с высокой - ограничивается дозой Р6Й (51 ц/га). При этом прибавки урожая зерна от фосфора соответственно составляют 4-5 и 3 ц/га в сравнении с фоновым вариантом.

Одновременно с дозами фосфорных удобрений по одной расширенной схеме изучали и различные дозы азотных и калийных удобрений, применение которых является важнейшим критерием в оценке качества зерна. В вариантах опыта с азотными удобрениями на черноземах обыкновенных (карбонатных) в качестве фона использовали фосфорно-калийные удобрения в дозе РбоКш, типичных (сла-бовыщелоченных) - РбоКзо- Различные дозы калийных удобрений изучали на фоне ИиР«.

Проведенный анализ экспериментальных данных по эффективности применения различных доз азотных удобрений показал (Рис. 8), что лучше всего озимая пшеница отзывается на внесение последних в условиях черноземов.типичных. Получены значительные прибавки урожая зерна во всем диапазоне применяемых доз (N^-N130) - от 2 до 7,2 ц/га.

На черноземах обыкновенных (карбонатных) эффект от внесения азотных удобрений несколько меньший. Максимальная прибавка зерна озимой пшеницы на этом подтипе черноземов ограничивается дозой N90 и составляет в среднем 3,7 ц/га. Слабо влияет применение азотных удобрений на урожайность пшеницы в условиях лугово-черноземных почв. В интервале доз азота 30-90 кг/га прибавки урожая зерна варьировали от 0,9 до 2,4 ц/га. Увеличение дозы азота до на лу-гово-черноземных почвах приводило к снижению урожайности пшеницы.

Качество получаемого зерна в зависимости от доз азотных удобрений имело устойчивую тенденцию к повышению на изучаемых подтипах черноземов в сравнении с неудобренным фоном. Наибольший процент белка отмечен в зерне пшеницы, выращиваемой на черноземе обыкновенном (карбонатном) - 14,4% при дозе N90- Увеличение дозы азота до 120 кг/га снижало процент белка до 13,7%. На лугово-черноземных почвах и черноземах типичных максимальное содержание белка в зерне (соответственно 13,9 и 12,9%) уже получено при внесении дозы азота N40. Дальнейшее увеличение дозы азотного удобрения приводило либо к снижению белка на 0,3% (лугово-черноземные почвы), либо не способствовало повышению, оставаясь на одном уровне.

Таблица 12

Влияние удобрений на урожайность озимой пшеницы Безостая ] на черноземах обыкновенных (карбонатных) малогумусных мощных легкосуглинистых с различным уровнем содержания подвижного фосфора

Варианты II* 11 1 г & К и ^ и X и РА К10 1 л § 3 | Л К л 6* 3? II а А <- РА К^О Л | >» Л И Л 1 5 ' I с X О Ь И X и РА К;0 ■Э (5 и 2 Я 2. я ^

по Мачитину, мг/кг % 1 >• 15 ё 11 с" ё. ® Ей ж 5 по Мачигниу, мг/кг 1 % ■й! Г- -ОС по Мачнгану, мг/кг <а 1 л ю X О. С " £ о С

Полевой опыт № 1 Полевой опыт № 2 Полевой опьгг Кг 3

Без удобрений 20 13 343 34,5 - - 25 18 360 33,8 - - 40 47 515 45.9 - -

Р«КМ + N30 19 13 343 35,5 1,0 - 23 17 340 36,7 2,9 - 29 44 525 47,4 1.5 -

РюКзо + И» 19 и 344 35,9 1,4 0,4 " 29 17 343 37,8 4,0 1,1 33 52 540 49,0 3,1 1,6

Р«К„ + N(0 19 13 337 37,3 2,8 1,8 22 19 337 39,2 5,4 2,5 29 44 560 48,7 2,8 13

РбоКбо + Ыто 19 13 340 38,2 3,7 2,7 28 17 327 38,9 5,1 2,2 31 47 550 48,9 3,0 1,5

+ Рзо 19 14 343 38,2 3,7 - 28 18 343 38,8 5,0 - 35 49 530 48,0 2,1 -

М№Кзо + Р» 13 14 345 39,4 4,9 1,2 18 17 357 40,6 6,8 1,8 35 48 555 50,6 4,7 2,6

ИеоКзо + Р™ 20 13 342 39,9 5,5 1,8 28 19 333 41,7 8,9 2,9 25 57 520 51,2 5.3 3,2

Ы^Км + Нюо 20 13 340 41,6 7,1 3,4 27 19 347 41,7 7,9 2,9 24 44 525 51,1 5,2 V

ЫиКм + Рпо 20 13 343 43,3 8,8 5,1 25 17 347 42,9 V 4,1 33 45 510 51,2 5,3 3,2

МбоК3о + Р|во 20 13 331 41,1 6,6 2,9 25 18 347 42,4 8,6 3,6 31 52 520 50,7 4,8 2,7

ЫадКзс 20 13 349 36,0 1,5 - 28 !8 345 37,7 3,9 - 30 44 535 47,7 1.8 -

ЫдаКзй + Ры 20 13 341 40,8 6,3 4,8 24 17 347 39,9 6,1 2,2 34 47 520 50,9 3,9 2,1

НхДзо + Рио 14 13 342 42,1 7,6 6,1 27 17 343 41,0 7,2 33 35 50 520 52,6 4,4 2,6

М*оР*> 20 14 343 36,9 2,4 - 25 18 345 37,9 4,1 - 35 48 525 48,3 2,4 -

Р,% 1,6 1,9 1,6

НСР<и,ц/п» 1,9 2,1 2,3

30

60

90 120

■ Азотные удобрения (лугово-черноземные почвы)

□Калийныеудобрения (лугово-черноземные почвы)

■ Азотные удобрения (черноземы обыкновенные)

Я Калийные удобрения (черноземы обыкновенные)

■ Азотные удобрения (черноземы типичные)

■ Калийные удобрения (черноземы типичные)

Рис. S. Прибавки зерна озимой пшеницы в зависимости от доз азотных и калийных удобрений на черноземных почвах

Содержание сырой клейковины в вариантах с внесением азота Fia изучаемых почвах соответствовало классу сильного зерна. На черноземах обыкновенных и типичных в зависимости от применяемой дозы азотного удобрения этот показатель качества колебался от 27 до 28,6%. На лугово-черноземных почвах зерно получено с содержанием сырой клейковины порядка 24,0-24,5%.

Полученные результаты полевого опыта, где изучали эффективность азотных удобрений в зависимости от исходного уровня содержания фосфора в черноземе обыкновенном (карбонатном) показали (табл. 12), что плодородие почв имеет первостепенное значение при рассмотрении рационального применения азот-пых удобрений под озимую пшеницу. Если на высоком уровне обеспеченности по фосфору максимальная прибавка урожая зерна получена при внесении 50 кг/га N, то при возделывании пшеницы на низком фосфатном уровне наибольшая прибавка урожая зерна отмечается при 70 кг/га N.

Влияние калийных удобрений на фоне Н^Р« на урожайность озимой пшеницы носило слабый неустойчивый характер во всем интервале изучаемых доз.

Вклад калия в увеличение прибавки урожая зерна на лугово-черноземных почвах ограничился количеством 0,8 ц/га при дозе внесения Кш. черноземах обыкновенных (карбонатных) - 1,3 ц/га при дозе Кто и типичных - 0,7 ц/ra при дозе К^. Тем не менее внесение калийных удобрений способствовало повышению качества зерна, особенно на лугово-черноземных почвах. С повышением дозы вносимого калия шел постепенный рост белка к клейковины в зерне пшеницы. В среднем на этой почве с внесением капня в дозе 120 кг/га качественные показатели соответствовали величинам 15,3% белка и 27,4% сырой клейковины. На черноземах обыкновенных (карбонатных) существенное повышение содержания белка и сырой клейковины достигается При дозе калия К«о, соответственно 14,3 и 28,6%.

Менее значительная прибавка белка получена при возделывании озимой пшеницы на черноземах типичных - 0,4% при дозе внесения калия 120 кг/га. Процент сырой клейковины превысил фоновый вариант N^Pco на единицу, В любом случае применение калийных удобрений способствует получению зерна, соответствующего сильному классу.

В Курганинском районе на лугово-черноземных почвах со средним и высоким содержанием фосфора проведены полевые опыты с удобрением озимой пшеницы на поливе. В среднем за 8 лет исследований влияние фосфорных удобрений на урожайность озимой пшеницы было близким к их эффективности в богарных условиях, отмечается лишь тенденция к более высокой отзывчивости пшеницы на фосфорные удобрения в условиях полива по фону N^K«» при средней обеспеченности почвы подвижным фосфором. Прибавки зерна составили 2,3-4,5 ц/га, максимальная прибавка достигнута по дозе Pi$o-

Кукуруза на зерно. Агрохимические исследования по изучению действия различных доз удобрений на урожайность кукурузы (зерно) проводили на черноземах обыкновенных (карбонатных) и типичных (слабо вы щелоченных). Внесение азотных удобрений на фоне РыК^ повышало урожайность во всем диапазоне изучаемых доз (Ní<m2ü)> с превалированием на черноземах типичных. На однократную дозу N3o по дозам N^, N90 и N]2o на черноземах обыкновенных (карбонатных) прибавки зерна составили соответственно 50,80 и 65 кг, на типичных - 250,2S3 и 253 кг.

Изучение возрастающих доз фосфорных удобрений (Р30-120) на фоне N^Kío показало, что максимальную прибавку зерна кукурузы как на черноземах обыкновенных, так и типичных можно получить лишь при внесении фосфорного удобрения в дозе Р<ю - соответственно 5,9 и 10,4 ц/га при урожайности на данном фоне 28 и 51,6 ц/ra. Повышение дозы фосфора выше Р® снижает общую прибавку урожая. Тенденция к снижению отчетливо просматривается по прибавке урожая зерна на однократную дозу Р30. На черноземах обыкновенных (карбонатных) по дозам Р60, Рад и Р,2о она составляет соответственно 220,117 и 33 кг, типичных - 240, 150 и 110 кг. Аналогичные закономерности получены и по дозам калийных удобрений. Идет снижение урожайности при дозах выше Кео. На однократную дозу К30 на черноземах обыкновенных (карбонатных) получено соответственно 125, 80 и 55 кг дополнительного зерна, типичных - 95,57 и 57 кг.

Влияние удобрений на урожайность кукурузы на зерно сорта Краснодарский 309 на черноземах типичных (слабо вы щелоченных) малогумусиых тяжслосу глинистых с различным уровнем плодородия

Варианты Низкий агрофон Высокий агрофон

Пнтрификаци-онная способность почвы, мг/кг РЛ К,0 Урожайность, ц/га § 1 2 л 12 Я а * — о, Прибавка от изучаемого элемента, ц/га л . „ 5 'о ч я о а Р> у Й м 5 £ ь. 1 в о ^ -э- о "с £ к Л -5 е- § и ¡г 5 о 2 о ~ РА КгО Урожайность, ц/га Прибавка урожая, и'га Прибавка от изучаемого элемента, ц'га

по Мачигииу, мг/кг но Мачигину, мг/кг

Вез удобрений 18 14 350 48.1 - - 30 52 570 39,6 — _

19 ¡3 347 52,0 3,9 - 34 48 570 39,3 -0,3 _

Р^К™ + 20 13 343 57,5 9.4 5.5 32 49 600 42,6 3.0 3,3

Рг.<|Км + 20 13 352 59.8 11.7 7.8 29 47 530 46.3 6,7 7.0

РмК^ + Ч,,, 20 13 353 62,4 14,3 10,4 32 48 570 48.3 8,7 9,0

18 15 363 54,6 6.5 - 34 49 580 42.7 3,1

МлцКлп + Рщ 19 13 367 55,4 V 0,8 31 55 690 42,9 3,3 0,2

20 13 350 59,8 11,7 5.2 29 47 530 46,3 6.7 3,6

N иоКлп + Роп 18 13 360 60.2 12,1 5,6 33 54 640 43,8 4,2 м

КадКн) + Рпп 20 15 353 60,3 12.2 . 5,7 31 53 650 43,0 3,4 0,3

Г^чпР«, 19 15 357 57,3 9,2 33 46 560 45,9 6,3

НтРм+К™ 19 17 343 59,3 11,2 2,0 31 55 620 44,8 5,2 -1,1

ИчоРн) + 20 13 350 59,8 11.7 2,5 29 47 530 46,3 6.7 0,4

Ы^Рм, + Кип 18 15 351 59,6 11.5 2,3 33 54 660 46,0 6,4 0,1

МэдРм + КЦЦ 17 13 350 60,5 12,4 3,2 32 48 590 45,6 6,0 -0,3

1^1мР«|) +" Кчп 13 15 340 62,2 ' 14,1 36 48 580 47,8 8,2 -

К170 19 14 357 62,1 14,0 _ 31 49 620 45,6 6,0 -

Г>1 |Х|Гпп 1>.ип ■) / ОАI - .э I 1 чу | о/У о.о

НСР«* Ч'га 3,6 2,3

Р,% 2,3 1,3

На черноземах типичных (слабовыщелоченных) с разным уровнем плодородия (табл. 13) проведены исследования с возрастающими дозами удобрений при возделывании кукурузы на зерно по предшественнику пшеница. Внесение азотных удобрений было эффективно на обоих агрохимических фонах. Суммарная прибавка от азота в интервале изучаемых доз на низком агрофоне составила 23,7 ц/га, на высоком - 19,3 ц/га. При этом кукуруза лучше отзывалась на дозу азота 120 кг/га. Эффективность фосфорных удобрений была выше на низком агрофоне, где суммарная прибавка составила 17,3 ц/га, против 5,2 ц/га на высоком фоне. В последнем случае максимальная прибавка урожая зерна кукурузы достигалась на обоих фонах по дозе Р60. Внесение возрастающих доз калийных удобрений давало прибавку урожая лишь на низком агрофоне, на высоком - устойчивой прибавки урожая зерна не получено .Так им образом, на черноземах типичных с высоким содержанием азота, фосфора и калия эффективность азотных удобрений снижается незначительно (в среднем на 9%) в сравнении с эффективностью их на низком уровне содержания. Существенно сказался уровень содержания фосфора в почве на эффективности фосфорных удобрений, В пределах эффективных доз в среднем по опыту снижение прибавки урожая зерна составило 36,7%.

Сахарная свекла. На различных подтипах черноземов Краснодарского края проведены полевые опыты по изучению возрастающих доз минеральных удобрений на урожайность и выход сахара сахарной свеклы.

Данные таблицы 14 показывают, что внесение возрастающих доз фосфорных удобрений на фоне Nsk>K«o повышало урожай корнеплодов во всем диапазоне изучаемых доз (P90-P1K1) на всех подтипах черноземов. Максимальные прибавки урожая достигнуты при внесении более высоких доз фосфора. Дополнительный сбор корнеплодов сахарной свеклы при дозе фосфора 180 кг/га на лугово-черноземных почвах составил 48 ц/га, черноземах обыкновенных - 42, типичных - 36, выщелоченных - 23 ц/га. Сахаристость их при этом на лугово-черноземных почвах и черноземах обыкновенных (карбонатных) повышалась на 0,1%, на двух остальных подтипах - снижалась на 0,2% в сравнении с фоном NK,

С повышением урожайности возрастал и выход сахара. На однократную дозу Pío по дозам Р90, Piio, Piso и P¡go получено соответственно 70,115,110,110кг сахара на лугово-черноземных почвах; 113,120, 100,110 кг на черноземах обыкновенных (карбонатных); 83,115, 84,72 кг на черноземах типичных (слабовыщелоченны). На черноземах выщелоченных по дозам P120, Piso и Piso на однократную дозу получено соответственно 27, 5S и 47 кг сахара.

На основании полученных данных можно констатировать, что оптимальной дозой минеральных удобрений для формирования максимального выхода сахара на всех подтипах черноземов можно считать КэдР^оК«-

Эффективность азотных удобрений располагается по подтипам черноземов в следующем убывающем порядке; лугово-черноземные почвы - черноземы типичные - черноземы обыкновенные (карбонатные). Соответственно на однократную дозу Njo прибавки сахара по дозам Niio.Nm и Njso на фоне PçoKôù составили 147,155 и 136; 23,73 и 64; 13,5 и 24 кг.

Таблица 14

Влияние возрастающих доз фосфорных удобрений на урожайность корненлодов и выход сахара на почвах Краснодарского края (в среднем за 12 лет)

Показатели Варианты Агрохимические показатели

без удобрений -фон Фои+ Р» Фон + 1*120 Фон + Р] 50 Фон + Р|» нитри-фнкаци-онная способность почв, мг/кг РА КгО

по Мачнгнну, Мг/кг

1 2 3 4 5 6 7 К 9 | 10

л. '¿аш^цепноземны С КЛЧЙМ

Урожайность, и/га 229 258 278 293 300 306 28 27 312

Прибавка от КРК - 29 49 64 71 77

Прибавка от Р - - 20 35 42 48

Сахар, % 13.4 13,2 13,2 13,2 13.2 13,3

Выход сахара, ц/га 30,7 34.1 36,7 38.7 39,6 40.7

Прибавка от ИРК - 3.4 6,0 8.0 8.9 10,0

Прибавка от Р - - 2,1 4,6 5,5 6,6

Черноземы обыкновенные (карбанатные)

УрожаПность. и/га 258 292 314 322 323 334 30 25 413

Прибавка от NPK - 34 56 64 65 76

Прибавка от Р - - 22 30 31 42

Сахар.% 15.1 15,0 15,0 15,1 15.1 15,1

Выход сахара, и/га 39,0 43,8 47,1 48,6 48,8 50.4

Прибавка от КРК - 4.8 8,1 9,6 9,8 11.4

Прибавка от Р - - 3.4 4.8 5,0 6,6

Черноземы типичт ¡е (елайолыншоченпыг)

Урожайность, ц/га 367 391 415 426 423 427 30 26 419

Прибавка от КРК - 24 48 59 56 60

Прибавка от Р - - 24 35 32 36

Сахар, % 14.3 14.4 14,9 14,3 14,3 14.2

Выход сахара,% 52,5 56,3 58.9 60,9 60,5 60,6

Прибавка от ИРК - 3,8 6.4 8.4 8,0 8.1

Прибавка от Р - - 2,5 4,6 4,2 4,3

Черноземы шщелпченные

Урожайность, Ц'га 314 354 366 373 - 377 28 23 458

Прибавка от КРК - 40 52 59 63

Прибавка от Р - - 12 19 23

Сахар,% 15,4 15,5 15,3 15,3 ¡5,3

Выход сахара, ц/га 48,4 54,8 55,6 57,1 57,6

Прибавка от КРК - 6,4 7,2 8,7 9,2

Прибавка от Р - - 0,8 2,3 2,8

Невысокая эффективность отмечается по результатам агрохимических исследований с возрастающими дозами калийных удобрений на фоне К^Рзд, особенно при возделывании сахарной свеклы на лугово-черноземных почвах, где максимальная прибавка урожая корнеплодов ограничилась дозой Кьо- При этом прибавка сахара колебалась в узком интервале низких величин: от 0,2 ц/га по дозе К$о до 0,7 ц/га - дозе Кда Аналогичные тенденции наблюдались на черноземах обыкновенных и типичных. Сахаристость корней практически не менялась в интервале изучаемых доз калийных удобрений, т.е. имела ту же величину что и на фоновом варианте. Максимальный выход сахара отмечался по дозе Кш - 2,3 ц/га на черноземах обыкновенных, по дозе К« - 3,0 ц/га на черноземах типичных.

ВЫВОДЫ

1, Исследование гумуснош состояния черноземов на стационарных участках, заложенных В.В. Докучаевым, позволило установить, что за 150-летний период сельскохозяйственного использования содержание гумуса в этих почвах снизилось в два раза, по отношению к исходному (6-10%), а за последние 70 лет - на 25% в черноземах типичных и 34% в обыкновенных (карбонатных). Эти изменения произошли за счет существенного сокращения фракций гуминовых и фульвокнслот и увеличения негидролизуемого остатка.

2, Использование стабильного изотопа |5Ы, включенного в состав почвы, позволило установить, что изменение гумусного состояния черноземов определяется интенсивностью применения органических и минеральных удобрений из расчета 6-12 т навоза и №К под плакируемый урожай на гектар севооборотной площади. При расчете доз минеральных удобрений немаловажное значение имеет уровень обеспеченности почв доступным фосфором.

3, Результаты агрохимического обследования почв региона свидетельствовали о том, что за последние 35 лет (1966-2002 гг.) содержание подвижных фосфатов в почвах возросло с 16-30 до 41-49 мг РгО; на кг почвы (средневзвешенный показатель). К началу XXI века их количество несколько снизилось за счет резкого сокращения объемов применения удобрений в 90-е годы прошлого столетия. Наибольшая обеспеченность подвижным фосфором отмечена в черноземах выщелоченных (43-49 мг Р2О5/КГ почвы), меньшее их количество обнаружено в черноземах типичных и обыкновенных (карбонатных) - 38-41 мг/кг к IX туру агрохимического обследования (2001 г.). По содержанию обменного калия обеспеченность почв имеет обратный характер: более высокая обеспеченность приходится на черноземы обыкновенные (карбонатные) и типичные и меньшая - на черноземы выщелоченные,

4, Выявлены принципиально новые позиции в использовании 15Ы урожаем пшеницы в прямом действии и последействии. Вынос стабильного изотопа в среднем по изучаемым дозам азота (N«(-N120) в прямом действии составил 78%, в первом последействии - 17%, втором последействии - 8% от общего его количества. Это говорит о том, что значительное последействие азота может сохраняться и при возделывании последующих культур севооборота.

5. Эффективность азотных удобрений на культурах севооборота в среднем за 7-летний период описывается следующими уравнениями:

У = 31,70 + 4,265ГЧ^' - 0(905N (озимая пшеница) У = 259,00 + 25,90№'5 (сахарная свекла) У = 244,40 + 2933№'5 - 8,3Ж2 (кукуруза на силос)

6. Из испытанных методов определения обеспеченности почв доступным фосфором только методы Мачигина, Олсена и Карпинского - Замятиной отражали различия в фосфатном режиме чернозема обыкновенного и выщелоченного и эффективность применения на них фосфорных удобрений. Содержание доступных фосфатов в почвах возрастает в соответствии с вносимыми дозами фосфорных удобрений. Эга связь описывается следующими уравнениями, соответственно, для метода Мачигина и Карпинского-Замятиной:

на черноземах обыкновенных (карбонатных) У=15,9+3,бР°'*+5,бР Н У=0,67-0,28Р"5+0,48Р на черноземах выщелоченных У=25,5-2,5РЙЧ5,ЗР и У=0,61-0^1Р05+Ю35Р.

7. При внесении в севообороте возрастающих доз фосфорных удобрений содержание лабильных фосфатов повышается в 2-5 раз, равновесная концентрация -2,5-6,0 раз. Запас подвижных фосфатов, определенный по сумме 10 последовательных вытяжек по методу Мачигина, не исчерпывал общего количества потенциально доступных для растений фосфатов в неудобренных почвах. За 6-летний период мобилизация фосфора из нерастворимых в углеаммонийных вытяжках соединений составила для чернозема обыкновенного не менее 52 мг Р2О5, выщелоченного - не менее 76 мг Р;0* на кг почвы.

8. В многократные вытяжки по методу Мачигина переходят в основном остаточные фосфаты, накопленные в первых трех фракциях по Чангу-Джексону (1,0 н, М1Щ и 0,5 н. МН^, 0,1 н. ЫаОН) и Олсена (0,5 н. КаНСО,). Полученные с помощью метода Чанга-Джексона и радиометки 32Р данные за 5-легний период показывают, что в черноземах не наблюдает ся необратимого закрепления фосфора удобрений. Ежегодное внесение возрастающих доз азотных удобрений приводит к некоторому повышению энергии связи фосфат-ионов с почвой.

9. Анализ результатов изотерм сорбции фосфатов и потенциальной буферной их способности (РВСр) указывает на существенные различия в показателях на черноземах разных подтипов. Черноземы выщелоченные обладают значительно большей буферностью, т.е. сорбируют гораздо больше фосфатов, нежели черноземы обыкновенные (карбонатные). Для достижения близких величии по фактору интенсивности (степени подвижности фосфатов) в первом случае требуется внесение в два раза большего количества фосфорных удобрений.

10. Возрастающие дозы фосфорных удобрений обеспечивают равнозначные остаточные и кумулятивные эффекты в первом последействии, т.е. влияние ранее внесенного фосфора на содержание его подвижных форм в почве не зависит от наличия свежевнесенных удобрений. Во втором последействии кумулятивный эффект может превосходить остаточный, особенно в интервале низких доз внесения фосфорсодержащих удобрений. При периодическом внесении фосфорных удобрений обеспечен-

ность подвижными формами фосфатов культур севооборота выше в 2-3 раза, чем при ежегодном внесении.

11.По мере достижения оптимальной обеспеченности почвы фосфором стартовые преимущества высоких доз фосфатов сводятся к минимуму, эффективность периодического и ежегодного способов внесения нивелируется. В этом случае периодическое внесение по своей сущности становится запасным, имеющим не только организационные, но и агрономические преимущества.

12. В среднем за годы исследований на неудобренном черноземе карбонатном и выщелоченном получено соответственно 33,5 и 35,3 ц/га зерна озимой пшеницы по предшественнику кукуруза на силос; 30,2 и 27,8 ц/га - по предшественнику пшеница; 369 и 312 ц/га корнеплодов сахарной свеклы, 330 и 348 и/га зеленой массы кукурузы. Оптимальный уровень обеспеченности чернозема обыкновенного (карбонатного) и выщелоченного подвижным фосфором для севооборота, включающего озимую пшеницу, кукурузу и сахарную свеклу, находится в интервалах 32-35 мг Р20з на кг почвы. Этот уровень подвижного фосфора обеспечивает получение 49-51 ц/га зерна озимой пшеницы, выращиваемой по кукурузе на силос и 45-49 ц/га озимой пшеницы по пшенице, 500 ц/га сахарной свеклы при возделывании на обоих черноземах, 520 ц'га зеленой массы кукурузы на черноземе выщелоченном.

13.На черноземах, высокообеспечеиых подвижным фосфором, ярко выражено явление антагонизма ионов, в частности фосфат-ионы блокируют поступление в растения цинка, особенно если его количество в почве незначительно. В этом случае на черноземе обыкновенном (карбонатном) за счет образования недоступных для растений фосфатов цинка урожайность сельскохозяйственных культур существенно снижается. Внесение шшковых удобрений устраняет депрессионный эффект высоких концентраций фосфора в почвенной среде,

14. Фосфорные удобрения оказали существенное влияние на содержание сырой клейковины в зерне озимой пшеницы, В среднем за три года корреляционная связь доз фосфора с содержанием клейковины в зерне описывается уравнением У=28,4+2,61 Р^'-О^!Р, которое показывает, что увеличение процента клейковины наблюдается в диапазоне 0-210 кг Р305 на гектар почвы до 4% и стабилизируется на этом уровне. Существенных изменений в содержании сахара в корнеплодах сахарной свеклы не отмечается.

ПРЕДЛОЖЕНИЯ

1. На черноземах Северного Кавказа при оптимальном использовании естественного плодородия, удобрений и биоклиматических ресурсов с целью сохранения органического вещества почвы, улучшения её агрохимических свойств и повышения продуктивности пашни рекомендуется:

- в зернопропашном севообороте при содержании в почве 4,04,5% гумуса, 30-40 мг/кг подвижных форм фосфора и 300-400 мг/кг обменного калия, дефиците минеральных удобрений следует вносить 5-7 т навоза, 35-50 кг/га азота, 40-50 кг/га фосфора и 25-30 кг/га калия. Это обеспечивает получение 50 ц/га зерна озимой пшеницы, 500 ц/га зеленой массы кукурузы, 450 ц/га корнеплодов сахарной свеклы.

2. Установленные количественные зависимости в виде уравнений регрессии содержания доступных элементов питания от вносимых доз удобрений могут служить научной базой для разработки оптимальных систем удобрений культур зернопро-пашного севооборота, дифференцированного подхода к определению доз фосфорных и азотных удобрений.

3. Для увеличения содержания Р2О5 в почве на 10 мг/кг (метод Мачигина) и степени подвижности фосфатов на 0,02 мг/литр (метод Карпинского - Замятиной) следует вносить 100 кг/га Р2О3 в виде суперфосфата

4. При агрохимическом обследовании почв реперных участков для характеристики их фосфатного состояния наряду с содержанием P2Os в 1%-ном растворе карбоната аммония по Мачигину предлагается использовать методы Олсепа и Карпинского-Замятиной.

Список работ, опубликованных по теме диссертации

1. Лунина A.A., Вальков В.Ф., Попов П.Д., Сгокозов И,П, Агрохимическая характеристика почв Северного Кавказа. Агрохимия, № 12,1971, 5 с.

2. Лупина A.A., Попов П.Д. Результаты агрохимического обследования почв и опытов с удобрениями основных сельскохозяйственных культур, проведенных Гулькевичской зональной агрохимлабораторией за период 1966 -1970 гг. В сб. Итоги работы агрохимической службы Краснодарского края. Выпуск 1.- Краснодар, 1972.

3. Лупина A.A., Лященко И.Е. В сочетании с удобрением. Сельские зори, №10, 1974.

4. Лупина A.A., Лященко И.Е. С учетом запасов элементов питания. Земледелие, №7,1975.

5. Лупина A.A., Попов П.Д. Контроль за приготовлением и хранением органических удобрений в Краснодарском крае. Химия в сельском хозяйстве, ЛЬ 12, 1975,4 с.

6. Лупина A.A., Лященко И.О. Влияние действия и последействия минеральных удобрений на урожай озимой пшеницы и озимого ячменя на слабовыщелеченном черноземе Краснодарского края с различным искусственно созданном уровнем подвижного фосфора. Труды НИИСХ Юго-Востока, вып. 36. - Саратов, 1976.

7. Касицкий Ю.И., Лупина А.А,, Литвинов B.C. Теоретические и практические аспекты размещения фосфатов в севообороте. Сб. докладов конгресса, часть 1 М., ВИУА, 1976,8 с.

8. Лупина A.A., Лобач А.Г., Эйсерт ЭВ„ Попов В.И. Методические указания по развитию межхозяйственной кооперации колхозов и совхозов в агрохимическом обследовании. -М., 1976,91 с.

9. Касицкий Ю.И., Лупина A.A. О методике изучения действия и последействия разных доз и периодичности внесения фосфорных удобрений в севообороте. Агрохимия, № I, Сообщение 1,1976, 8 с.

10. Касицкий Ю.И., Лупина A.A. О методике изучения действия и последействия разных доз и периодичности внесения фосфорных удобрений в севообороте. Агрохимия, № б, Сообщение 2,1976,10 с.

11. Касицкий Ю.И., Лупина A.A. О методике изучения действия и последействия разных доз и периодичности внесения фосфорных удобрений в севообороте. Агрохимия, № 8, Сообщение 3,1976, 8 с. (в соавторстве).

12. Лупина A.A. О действии доз фосфора па урожай основных культур на карбонатном черноземе Юго-Восточной зоны Кубани. Бюллетень ВИУА, № 29. -М., 1976, 6 с.

13. Лупина A.A., Малюга ИТ,, Стокозов И.П. Результаты агрохимического обследования почв и опытов с удобрениями основных сельскохозяйственных культур. В сб. Итоги работы агрохимической службы Краснодарского края. Выпуск 2.-Краснодар, 1976,69 с.

14. Касицкий Ю.И., Лупина A.A., Эффективность действия и последействия фосфорных удобрений под сахарную свеклу на карбонатном черноземе Краснодарского края. Труды НИИСХ Юго-Востока, вып. 36. - Саратов, 1976.

15. Касицкий Ю.И., Лупина A.A. Влияние фосфорных удобрений на химический состав и качество продукции культур севооборота на карбонатном черноземе Краснодарского края. Агрохимия, Ks 3, 1977,8 с.

16. Касицкий Ю.И., Лупина A.A., Бойко В.А., Егоров A.A. Действие и последействие возрастающих доз фосфорных удобрений в севообороте на предкавказ-ском выщелоченном черноземе. Бюллетень ВИУА, № 51. - М.( 1979,10 с.

17. Касицкий Ю.И., Лупина A.A., Мугу Р,Х. Эффективность фосфорных удобрений при их систематическом внесении в севообороте на предкавказском карбонатном черноземе. Агрохимия, № 10,1980.

18. Касицкий Ю.И., Лупина A.A., Мазюк H.H. К вопросу о стандартизации метода Мачнгина для определения подвижного фосфора в основных подтипах-черноземов Краснодарского края. Агрохимия, № 12,1980.

19. Шафран С.А., Лупина A.A., Матузок П.Ф. Эффективность прикорневого способа внесения комплексных удобрений под озимую пшеницу. Доклады ВАСХНИЛ, 1981, ЛаЗ.

20. Касицкий Ю.И., Лунина A.A., Мазюк H.H. Формирование фосфатного режима карбонатного и выщелоченного черноземов Краснодарского края под влиянием фосфорных удобрений. Агрохимия, № 12, Сообщение 1,1982,10 с.

21. Касицкий Ю.И., Лупина A.A., Мазюк H.H. Формирование фосфатного режима карбонатного и выщелоченного черноземов Краснодарского края под влиянием фосфорных удобрений. Агрохимия, № 3, Сообщение 2, 1983, 13 с.

22. Касицкий Ю.И., Лупика A.A., Мазюк H.H. Формирование фосфатного режима карбонатного и выщелоченного черноземов Краснодарского края под влиянием фосфорных удобрений. Адсорбция фосфатов почвами. Агрохимия, № 5, Сообщение 3,1983,11 с.

23. Касицкий Ю.И., Лупина A.A., Мазюк H.H. Влияние фосфорных удобрений на показатели фосфатного режима основных почв Северного Кавказа. Агрохимия, № 8, Сообщение 1, 1983,13 с.

24. Касицкий Ю.И., Лупина A.A., Мазюк H.H. Влияние фосфорных удобрений на показатели фосфатного режима основных почв Северного Кавказа. Адсорбция фосфатов почвами. Агрохимия, №9, Сообщение 2,1983, б с.

25. Касицкий Ю.И., Лунина A.A., Мугу Р.Х. Действие и последействие возрастающих доз фосфорных удобрений в севообороте на предкавказском выщелоченном черноземе. Агрохимия, № 12,1984,9 с.

26. Касицкий Ю.И., Лупина A.A., Мугу Р.Х. Об оптимальном уровне обеспеченности подвижным фосфором предкавказского выщелоченного чернозема. Агрохимия, № 4,19S5.

27. Лупина A.A., Очканов АЛ., Бунякин И.Я. Методические указания по агрохимическому обследованию почв сельскохозяйственных угодий. - Краснодар, 1986.

28. Лупина A.A. Тенденции изменения агрохимических свойств черноземов Юго-Восточной зоны Краснодарского края. Удобрения и химические мелиоранты в агроэкосистемах. ~М,, МГУ, 1998,5 с.

29. Касицкий Ю.И., Попов П.Д., Чумаченко H.H., Лупина A.A. Запасы усвояемых форм фосфора и эффективность применения фосфорных удобрений на почвах Юго-ВосточноЙ зоны Краснодарского края. Агрохимические исследования и технологии. ТрудыВНИППГОМ, вьш. 1,том 1.-М., 1999, 13 с.

30. Касицкий Ю.И., Лупина A.A. Эффективность возрастающих доз фосфорных удобрений в зависимости от времени взаимодействия с различными типами почв в одинаковых климатических условиях. В сб. Совершенствование методологий исследований фосфатного режима почв, оптимизация фосфорного питания и баланс фосфора в агроэкосистемах (Материалы симпозиума, Немчиновка, 9-10 февраля 1998 г.). М,, 1999,17 с.

31. Лупина A.A., Ляшенко И.Е., Бегунов В.Н., Поцелуев А.Ю. Содержание тяжелых металлов в почвах предгорных районов Краснодарского края. Агрохимический вестник, № 3,2002.

32. Лунина A.A., Чумаченко И.Н., Сушеница Б.А., Касицкий Ю.И. Исследование процессов трансформации биогенных элементов в карбонатных почвах с использованием современных методов.-М„ ЦИНАО, 2003,164 с.

Объем 2,75 пл.

Зак. 445

AHO «Издательство МСХА» 127550, Москва, ул. Тимирязевская, 44

Тираж 100 экз.