Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

Оптимизация условий питания полевых культур на дерново-подзолистых почвах с высоким содержанием фосфора и калия

ВАК РФ 06.01.04, Агрохимия

Автореферат диссертации по теме "Оптимизация условий питания полевых культур на дерново-подзолистых почвах с высоким содержанием фосфора и калия"

РГЗ од

САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АГРАРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

На правах рукописи УДК 631.81 :631.445.2

ИВАНОВ Алексей Иванович

ОПТИМИЗАЦИЯ УСЛОВИЙ ПИТАНИЯ ПОЛЕВЫХ КУЛЬТУР НА ДЕРНОВО-ПОДЗОЛИСТЫХ ПОЧВАХ С ВЫСОКИМ СОДЕРЖАНИЕМ ФОСФОРА И КАЛИЯ

Специальность 06.01.04 — агрохимия

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук

Санкт-Петербург— Пушкин 1993

Работа выполнена в Великолукском сельскохозяйственном институте

Научный руководитель: академик РАСХН, доктор сельскохозяйственных наук, профессор В. Н. Ефимов.

Официальные оппоненты: доктор сельскохозяйственных наук, профессор А. Н. Небольсин; кандидат сельскохозяйственных наук, доцент А. С. Кащенко.

Ведущее учреждение: Псковский научно-исследовательский проектно-технологнче-ский институт сельского хозяйства.

Защита диссертации состоится 11 января 1994 года в 14 час. 30 мин. на заседании специализированного совета К 120.37.01 по защите диссертаций в Санкт-Петербургском государственном аграрном университете по адресу: 189620, г. Санкт-Петербург — Пушкин, Ленинградское шоссе, д. 2, ауд. 444.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Санкт-Петербургского государственного аграрного университета.

./о

Автореферат разослан « ' » декабря 1993 года.

Ученый секретарь специализированного совета, кандидат сельскохозяйственных наук

Н. Ф. ЛУНИНА

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. За последние 25—30 лег, в связи с многократным увеличением объемов применения удобрений, резко возросло антропогенное воздействие на почвообразовательный процесс. Наиболее существенные изменения коснулись агрохимических свойств почвы и, в частности, содержания в ней подвижных форм фосфора и калия, которое за это время более, чем удвоилось (С. А. Шафран, 1993). И сегодня есть основание говорить о достаточной распространенности в Нечерноземье высокообеспеченных фосфором и калием дерново-подзолистых почв, изучение которых находится в начальной стадии.

Пока имеются лишь разрозненные данные, указывающие на определенные особенности питания растений макро- и микроэлементами на таких почвах. Но их недостаточно, чтобы теоретически обосновать рекомендации по применению удобрений, и в этом одна из причин нерационального использования в производстве фосфорных и калийных туков. Поэтому изучение почв с высокими запасами остаточного фосфора и калия »эффективности применения на них удобрений представляет научную и практическую ценность.

Цель и задачи исследования. Целыо исследования являлась разработка теоретических основ минерального питания растений на почвах с очень высоким содержанием подвижного фосфора и калия. В направлении ее реализации решались следующие основные задачи:

1. Определение степени зафосфаченности и закалиенности дерново-подзолистых почв Северо-Запада Нечерноземной зоны и оценка экологических последствий этого явления (на примере пахотных угодий Псковской области).

2. Изучение влияния повышенных доз азота на использование фосфора и калия почвы и удобрений, урожай и качество сельскохозяйственной продукции.

3. Оценка возможности улучшения минерального питания растений за счет применения цинк- и марганецсодержагцих микроудобрений.

4. Исследование изменений агрохимических свойств зафосфа-ченно-закалиенных почв в результате их сельскохозяйственного использования.

Научная новизна. Впервые в условиях Северо-Запада развернуто изучение зафосфаченно-закалиенных почв, установлен современный уровень процесса «зафосфачивания» и «закалиеваиия» и

обоснована необходимость дифференцированной оценки высокс обеспеченных фосфором и калием почв при агрохимическом ка[ тировании. Теоретически обоснована возможность оптимизаци минерального питания сельскохозяйственных культур применен! ем повышенных доз азотного удобрения. Установлены экологич« ские последствия интенсивного применения удобрений и последа вия отрицательного баланса фосфора и калия в системах удо( рения.

Практическая ценность. Разработаны рекомендации по прим? нению удобрений на почвах с очень высоким содержанием фосфс ра и калия, включенные в «Рекомендации по повышению эффек тивности удобрений в колхозах и совхозах Псковской области (Псков, 1989 г.). Их использование позволяет, без снижения урс жаев, сократить применение фосфорных и калийных удобрений среднем на 5—10%, уменьшив тем самым воздействие на почв вредных соединений (фтора, хлора, тяжелых металлов). Предлс жена новая агрохимическая классификация почв.

Апробация работы. Основные положения работы доложены н научно-практической конференции в г. Пскове в 1988 г., на кон фе,ренциях в Великолукском СХИ в 1988—1991 гг., на конферен циях молодых специалистов и студентов в Ленинградском СХИ 1990—1991 гг., на Первом Всероссийском совещании Географиче ской сети опытов с удобрениями в Москве в 1993 г.

Публикации. По материалам исследования опубликовано сем: работ.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения 4 глав, выводов и предложений производству, списка использован ной литературы (200 наименований, из них 39 на иностранны: языках). Работа изложена на 99 страницах машинописного тек ста, содержит 30 таблиц.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

1. НАКОПЛЕНИЕ ПОДВИЖНЫХ СОЕДИНЕНИИ ФОСФОРА И КАЛИЯ В ДЕРНОВО-ПОДЗОЛИСТЫХ ПОЧВАХ НЕЧЕРНОЗЕМНОЙ ЗОНЫ И ОПТИМИЗАЦИЯ ПИТАНИЯ РАСТЕНИЙ НА ЗАФОСФАЧЕННО-ЗАКАЛИЕННЫХ ПОЧВАХ

В данной главе обобщены имеющиеся в науке сведения о фор мир'овании фонда зафосфаченных и закалиенных почв дерново подзолистого типа, агрохимических и экологических последствия; этого процесса, а также сведения об эффективности на них раз ных видов удобрений.

2. ОБЪЕКТЫ И МЕТОДИКА ПРОВЕДЕНИЯ ИССЛЕДОВАНИЙ

Исследования выполнены в учхозе «Удрайское» Великолукско го СХИ в 1987—1991 гг. Их основой являлись три опыта: модель

нополевой в полиэтиленовых сосудах без дна размером-0,5 мХ' Х0,5 мХ0,4 м, стационарный полевой в севообороте и полевой мелкоделяночный. Объектами исследования были окультуренные дерново-подзолистые почвы с очень высокими запасами подвижных форм фосфора и калия.

Агрохимическая характеристика пахотного горизонта: гумус—• 2,07—2,71%, рНксг— 6,0—6,51, Нг — 0,48—1,89 мг —экв/100 г почвы, S —7,04—14,60 мг — экв/100 г почвы, V —82—95%, Р205 (по, Кирсанову)—350—599 мг/кг, КгО (по Кирсанову) — 268— 456 мг/кг, Ziikcj—0,7—1,1 мг/кг, Мпн.зд,— 10,9— 11,3 мг/кг.

В модельнополевом опыте в полиэтиленовых сосудах был искусственно сформирован профиль выравненной по химическому составу дерново-слабоподзолистой почвы (А) — 0—20 см и А2В—■ 20—40 см). Вносимые удобрения равномерно перемешивались со слоем почвы Ó—10 см. В каждый сосуд ежегодно, бессменно в течение 5 лет, высевалось в 5 рядков 150 зерен ячменя сорта Аба-ва. После полных всходов в сосуде оставляли 75 растений. При уборке учитывался урожай всех частей растения.

Стационарный опыт в зернопропашном севообороте «картофель ранний — рожь озимая — свекла кормовая — овес — кукуруза» включал варианты: Í) контроль — без удобрений, 2) Ni2q, 3) N^oPso, 4) N120K60, 5) NjsoPeoKso (у кукурузы были дополнительные варианты — N6o и Ni80). Общая площадь делянки 112 ¡м-, учетная — 45—50 м2, повторность трехкратная.

Полевой мелкоделяночный опыт с картофелем выполнялся с целью изучения совместного действия макро- и микроудобрений. Последние в виде растворов сульфатов цинка и марганца вносились путем некорневой подкормки в фазу «бутонизация — начало цветения». Общий размер делянки 28—35 м-, учетной — 16—21 м2, повторность трехкратная.

Агротехника в полевых опытах общепринятая. Удобрения вно-:ились вручную.разбросным способом.

В период вегетации проводили фенологические и метеонаблю-а.ения, контроль за влажностью почвы, учет густоты стояния рас-гений и засоренности, диагностику нуждаемости в питательных зеществах,. наблюдения за динамикой нитратов и легкорастворимых фосфатов в почве, определение фотосинтетического потен-1,иала.

Почвенные и растительные анализы выполнялись по общепри-гятым методикам. Определение содержания тяжелых металлов доведено Ленинградской станцией химизации.

Учет урожая велся методом сплошной уборки учетной делян-си. Математическая обработка данных выполнена дисперсионным методом с использованием микро-ЭВМ.

3. ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ ИССЛЕДОВАНИЯ

Научные исследования по изучаемой проблеме имели 3 основах направления:

1) установление фактического уровня зафосфаченности и зак; лиенности почв пахотных угодий Северо-Запада Нечерноземнс зоны и экологических последствий этого процесса (на приме; Псковской области);

2) изучение эффективности видов и доз удобрений на почва с очень высоким содержанием фосфора и калия;

3) оценка взаимодействия макро- и микроудобрений на зафо< фаченно-закалиенных почвах.

В . реферате приводятся в основном усредненные по 5 года исследования данные.

3.1. Изменение важнейших агрохимических свойств почв пахотных угодий Псковской области и современный уровень их зафосфаченности и закалиенности

Выполнен анализ 25-летних данных агрохимслужбы по Пско) ской области. Он показал, что следствием положительного бала! са фосфора и калия явилось постепенное расширение площаде почв, высокообеспеченных данными элементами питания, в то числе и зафосфаченно-закалиенных (содержание Р2О5 и К.2О бол« 250 мг/кг). На 1 января 1991 года на долю последних приход! лось, соответственно, 1Ь,3% и 4,6%.

В 1990—1991 гг. проведено изучение данной категории поч в совместных с проекгно-изыскательской станцией агрохимслуя бы «Великолукская» исследованиях. Проанализировано 47 ТЫ' почвенных образцов, что позволяет достаточно объективно хара! теризовать ситуацию и в целом по области.

Установлено, что распределение зафосфаченно-закалиенны почв по отдельным районам и хозяйствам крайне неравноме{ ное — от долей процента до 80 и более процентов. То же можн говорить и об абсолютных показателях содержания подвижног фосфора и калия (разброс от 260 до 2850 мг/кг). Средневзвеше! ное содержание фосфора в них составило 419 мг/кг,' калия -380, мг/кг. На основе этих данных можно утверждать, что приш тая сегодня методика расчетов средневзвешенных агрохимически показателей относительно подвижных форм фосфора и калия дае заниженные результаты. Для почв Псковской области это вырг жается в следующих цифрах:

содержание элементов пптания, мг/кг по данных агрохимслужбы фактически

Учитывая большую неоднородность почв 6-ой группы совреме! ной агрохимической классификации, считаем необоснованным о] раничиваться в их характеристике показателем «выше 250 мг/кг: Целесообразно деление почв данной категории на 3 самостоятел! ные группы:

1) слабозафосфаченные (закалиенные)—251—350 мг/кг,

Р205 к2о 131 125

153 134

2) среднезафосфаченные• (закалпенные)—351—500 мг/кг,

3) сильнозафосфаченные (закалпенные)—более 500 мг/кг.

Такое деление мы обосновываем представлениями об оптималь-

.IX параметрах агрохимических свойств почвы для разных типов вооборотов. Изменение подходов к агрохимическому картировано почв создаст научные предпосылки для более рационального шменення удобрений.

В обследованных районах Псковской области площади высо-юбеспеченных фосфором и калием почв закономерно-сокраща-гся от слабозафосфаченных (закалиенных) к сильнозафосфачен->ш (закалиенным) (табл. 1).

Таблица 1

Представительность зафосфаченнык и закалиенных почв в южной зоне Псковской области

Почвы Площадь зафосфаченно-закалиенных почв,'%

Всего в том числе

слабо средне сильно

афосфаченные акалиенные ?1,9 6,8 9,1 4,3 7,3 1,9 5,5 0,6

На основе полученных данных выполнены расчеты для всей эласти, показывающие, что площадь почв даже со средней и ясокой степенью «зафосфаченности» и «закалиенности» соста'вля-г в ней около 103 тыс. га. И сокращение доз фосфорно-калийных добрений на таких почвах не просто возможно, но и объективно еобходимо.

3.2. Эффективность азотных, фосфорных и калийных удобрений на зафосфаченно-закалиенных почвах

Как показали исследования, зафосфаченно-закалиенные почвы орошо обеспечены не только фосфором и калием, но и азотом, ío при этом реакция растений на данные элементы питания была есьма различной. Так ячмень положительно реагировал на-уве-[ичеиие дозы азота до 120 кг/га, а кукуруза даже до 180 кг/га. 3 модельнополевом опыте действие азота было весьма устойчивым ice 5 лет опытов (прибавка урожая по зерну 66%,, соломе —89%, tacce корневой системы — 86%) (табл.2).

Та блица 2

Эффективность удобрений в модельнополевом опыте с ячменем (среднее за 1987—1991 гг.)

Дозы удобрений Части растений Урожай сухого вещества, г/сосуд Коэффициент использования. %

Р205 КгО N' Р гОъ К20

почвы удобрений

О зерно 80

солома 100

корни 22

всего 202 4 9 — — —

N,20 зерно 133

солома 189

корни 41 69

всего ! 363 7 19 — —

Г^оРбо зерно 142

солома 182

корни 43

всего 369 7 20 73 4 —

зерно 146 -

солома 189

корни 42 39

всего 37 7 8 19 68 —

^гоРбоКбо зерно 143

солома 196

корни 45

всего 384 - 8 20 77 ■ 7 ■ 22" '

НСР05 — 23;5 (зерно), 37,4 (солома), 11,0 (корни).

При этом азотное удобрение способствовало мобилизации почвенных запасов фосфора и калия (коэффициент использования фосфора повысился с 4 до 7, калия — с 9 до 19%). Напротив, внесение фосфора и калия на урожайность ячменя влияло в большинстве лет несущественно. Фосфор суперфосфата использовался незначительно (по данным разностного метода расчета). Калий же удобрения хотя и потреблялся на 22—39%, но это не отражалось на высоте урожая и он накапливался, в основном, в соломе и корнях.

В стационарном опыте в зе;рнопропашном севообороте, указанные закономерности сохранялись. Положительное действие азота и отсутствие существенного эффекта от фосфора и калия проявлялось на всех культурах (табл. 3).

Таблица 3

Эффективность минеральных удобрений в севообороте на зафосфаченно-закалиенной почве (среднее за 1987—1991 гг.)

Культуры

Урожай

Прибавка урожая

т/га

Коэффициент использования, %

PiOs к2о N PjOs " КгО

почвы удобрений

Картофель

Рожь

Свекла

Овес

Кукуруза

Всего к. ед.

Картофель

Рожь

Свекла

Овес

Кукуруза

Всего к. ед.

Картофель

Рожь

Свекла

Овес

Кукуруза

Всего к. ед.

Картофель

Рожь

Свекла

Овес

Кукуруза

Всего к. ед.

Картофель

Рожь

Свекла

Овес

Кукуруза

Всего к. ед.

17,5 2 16

4,2 — 3 17 — — —

70,5 " — 5 22 — — —

2,1 — 1 "з — — —

23,4 — 2 10 --- —' —

26,3 — 3 12 — — —

25,0 7,5 3 26 98 — —

5,0 0,8 3 8 57 — —

89,9 19,4 6 29 61 — —

3,1 1,0 2 4 22 —

45,3 21,9 3 22 93 — —

37,4 11,1 3,5 18 67 — —

24,3 6,8 3 19 115 7 —

4,9 0,7 3 10 41 2 —

-93,0 22,5 6 28 75 3 —

3,1 1,0 2 4 23 3 —

41,3 17,9 3 21 100 0 —

36,7 10,4 4 17 72 1 —

23,8 6,3 4 26 128 — 0

5,1 0,9 4 8 56 — 15

89,3 18,8 6 29 59 — 78

3,4 1,3 2 4 28 — 13

43,9 2.1,5 3 99 67 — 53

37,1 10,8 3,5 18 68 — 38

23,5 6,0 3 19 88 0 35

4,8 0,6 4 8 47 0 0

88,9 18,4 6 28 44 21 29

3,4 1,3 2 • 4 28 0 2

41,4 18,0 3 21 73 0 8

36,1 9,8 3,5, 17 57 0 0

НСР05 — 3,7 (картофель), 0,8 (рожь), 11,3 (свекла), 0,4 (овес), 6,2 (куку->уза). .......j

При этом такой результат можно было достаточно надежно прогнозировать и по данным вегетационных наблюдений (биометрия, |>отосинтетический потенциал).

Более высокие прибавки урожая от азотного удобрения получены на культурах интенсивного типа- (картофель, кормовая свекла, кукуруза). Последние лучше Использовали и высокое плодородие зафосфаченно-закалиенной почвы. Как и в предыдущем эпыте, внесение азота сопровождалось усилением потребления'

фосфора и калия почвы. Можно предположить, что при этом возрастал и коэффициент использования почвенного азота, так как в ряде вариантов рассчитанный разностным методом коэффициент использования азота удобрений превышал 100%.

Полученные данные показывают, что в зафосфаченно-закалиен-ных почвах в первом минимуме среди макроэлементов находится азот и одностороннее удобрение таких почв азотными туками допустимо. Но продолжительность времени, в течение которого можно отказаться от применения фосфорных и калийных удобрений, требует дополнительного обоснования, ибо полученные на этот счет данные неоднозначны. Так, на почве с меньшим содержанием фосфора и калия в модельнополевом опыте с бессменными 'посевами ячменя падение эффективности азотного удобрения начало проявляться на пятом году исследований, а тенденция к повышению урожайности от фосфора и калия — на четвертом. При несколько лучшей обеспеченности почвы фосфором и калием в полевом опыте фосфорные и калийные удобрения оставались неэффективными в течение всей ротации 5-польного севооборота. Вероятно, это связано отчасти и с тем, что в севообороте разные культуры могут усваивать разные по растворимости соединения почвенного фосфора и калия.

Другая сторона проблемы оптимизации питания растений связана с качеством получаемой продукции. Известно, что одностороннее азотное питание на типичных дерново-подзолистых почвах повышает риск накопления в растениях нитратов. Но на зафосфа-ченно-закалиеипой почве при дозах азота до 120 кг/га гпод зерновые, картофель и кормовую свеклу и до 180 кг/га под кукурузу содержание нитратов в продукции было ниже ПДК, хотя концентрация сырого протеина в удобренных вариантах значительно возрастала, по сравнению с контрольным.

И наконец, при решении изучаемой проблемы приходилось считаться с возможностью истощения почвенных запасов подвижных форм фосфора и калия'в случае отказа от применения фосфорных и калийных удобрений. Современные научные данные на этот счет весьма противоречивы (Т. В. Позняк, 1984, С. Ф. Полунин, 1987). В наших исследованиях это истощение было значительно меньшим расчетного. В модельнополевом опыте при внесении одного азотного удобрения содержание РЯС>5 и К?0 падало в среднем по .6 мг/кг за год, что при фактических запасах данных элементов питания можно считать незначительным. В полевом опыте, при более высоком содержании в почве обменного калия, запасы последнего снижались более ощутимо — в среднем по 27 мг/кг за год. Очевидно, это связано'не только с большим ¡выносом калия, но и с определенным вымыванием его за пределы пахотного слоя в весьма дождливые годы исследований.

Следует отметить, что подобные ' изменения содержания' подвижных форм фосфора и калия наблюдались и в горизонте

20—40 см.

Полученные -данные указывают на динамичность соединений очвенного фосфора и калия. Вероятно, что по мерс расходыва-ия легкорастворимых соединений идет их пополнение за счет енее растворимых, причем тем значительнее, чем дефицитнее алане соответствующего элемента питания. Очевидно, некоторое оличество фосфора и калия потребляется и из подпахотного го-изонта.

3.3. Сочетание макро- и микроудобрений на зафосфаченно-закалиенных почвах

По мнению ряда исследователей (Е. Sahung, 1983, Б. А. Яго-ин, 1984, А. Л. Рыбаков, 1985), отдельные факторы окультури-аиия почв («зафосфачивание», нейтрализация кислотности) ве-ут к ухудшению питания растений микроэлементами и, в частно-ти, цинком и марганцем. Исходя из этого, была проверена гипо-еза о возможности мобилизации питательных веществ зафосфа-енно-закалненных почв внесением цинк- и марганецсодержащих добрений. Однако обобщение данных по двум опытам с некорне-ой подкормкой ячменя и картофеля не подтвердило выдвинутого редположения. Лишь в отдельные годы имела место тенденция положительному действию цинка (табл. 4).

Нестабильность действия изучаемых микроэлементов наблю-,алась и при других способах внесения. Так, допосевное замачн-ание семян в растворах комплексонатов цинка и марганца дало ледующие результаты: в 1989 году существенно (на 24%) повы-лал урожай ячменя цинк, в 1990 году — марганец (на 15%), а в 991 году оба микроэлемента были неэффективными. Более того, -ыяснено, что обработка семян комплексонатами связана и с определенным риском снижения их всхожести (полная потеря всхо-кести наблюдалась в 1990 году от обработки цинком).

Внесение же цинка и марганца в почву существенно (на :1—32%) повышало урожай ячменя только па неудобренном фо-ie. На фоне же всех видов макроудобрений цинк и марганец уже re действовали. Вероятно, это объясняется отмечаемым Е. Schung 1982, 1983) улучшением использования указанных микроэлемен-ов из почвы на фоне кислых форм минеральных удобрений.

Полученные данные не дают основания утверждать, что эффектность цинковых и .марганцевых удобрений на зафосфаченио-акалиенных почвах выше, чем на типичных дерново-подзолистых. 1оэтому их использование здесь нельзя рассматривать как зна-[ительный фактор в направлении повышения эффективности азот-1ых, фосфорных и калийных удобрений и мобилизации почвенных апасов фосфора и калия.

Т а б л н ц а 4

Влияние некорневой подкормки микроэлементами на урожайность картофеля и ячменя и эффективность минеральных удобрений (среднее за 1988—1990 гг.)

Модельяополевой опыт Полевой опыт

Макро-уцобренне Микроудобрение Урожай ячменя, г/сосуд Прибавка урожая, г/сосуд Макроудобрение Микроудобрение УрожаП картофеля, т/га Прибавка урожая, т/га

от минерального удобрения от мик-роудоб-рення от минерального удобрения от микроудобрения

О 0 цинк ' марганец 73,9 74,4 73,2 — 0,5 -0,7 Навоз, 30 т/га — фон цинк марганец 23,8 23,2 22,5 - -0,6 -1,3

N120 0 ЦИНК марганец 139,8 154,5 147,1 05,9 80,1 73,9 12,7 7,3 Фон+Мш цинк марганец 25,2 25, С 25,9 1,4 2,43,4 : 0,4 0,7

0 цинк марганец 149,8 159,1 139,4 ■ 75,9 84,7 66,2 9,3 -9,6 Фон+Рво цинк марганец 22,9 23.5 22.6 -0,9 0,3 0, 1 0,6 -0,3

Г^12оКео 0 цинк марганец 157,0 154.7 152.8 83,1 ■ 80,8 79; 6 -2,3 -3,5 Фон+Кбо цинк марганец 23, е 24,1 23,4 —0,2 0,9 0,9 0,5 —Л,2

НСРоз 13,4 13,8 1,9 - 1,6

3.4. Экологические аспекты «зафосфачивания» и «закалиевания» дерново-подзолистых почв

С экологической точки зрения «зафосфачивание» и «закаливание» почв имеет как положительные, так и отрицательные ас-екты. К числу первых можно отнести накопление значительных зпасов элементов питания и закрепление фнтотоксичных-соедн-ений алюминия и марганца (А. Н. Небольсин, 1983). К числу от-ицательных последствий обычно относят: усиление минерализа-ионных потерь гумуса (Е. ПфейсЬер, 1977), закрепление ряда ми-роэлементов (Е. ЭсЬипд, 1983, Б. А. Ягодин, 1984), усиление пе-едвижения фосфора и калия вниз по почвенному .профилю (Э. А. |абарина, 1971, Г. С. Лиикина, 1986). Высказывается предполо-;енпе и о возможности накопления тяжелых металлов за счет редных примесей удобрений (А. Aпdeгsson, 1981).

В проведенных исследованиях мнение о повышенных минера-изационных потерях гум'уса не подтвердилось. Расчет баланса умуса по методике ВНИПТИОУ показал, что за пять 'лет его за-асы в условиях модельнополевого опыта должны были сократить-я на 291—320 г/сосуд (с учетом расхода азота почвы), а факти-ески потери составляли от 6 до 72 г/сосуд. Аналогичные данные олучены и в зернопропашном севообороте. Здесь дефицит балан-а гумуса за ротацию составлял 10,8—14,6 т/га, следствием чего гожно было ожидать снижение содержания последнего на 0,36— ,49%. Фактическое же снижение не превышало 0,15%.

Значительно меньшую, по сравнению с расчетной, потерю гу-[уса пахотного горизонта, вероятно, можно объяснить использо-анием растениями части питательных веществ, в том числе н зота, шз более глубоких слоев почвы. В определенной степени об том можно судить по снижению содержания гумуса в горизонте 0—40 см (за 5 лет на 0,05—0,15%().

Есть основание считать, что установленные в опытах потери фганического вещества почвы в реальных производственных ус-ювиях могут свободно компенсироваться внесением умеренных юз навоза и посевом многолетних трав.

Для опенки процесса «зафосфачивания-закалиевания» с точки рения накопления или, напротив, закрепления фнтотоксичных цементов использовался метод почвенных аналогов. Исследованы •бразцы дерново-слабоподзолистой легкосуглинистой почвы из >азрезов, сделанных в радиусе 50 м. Разрез № 1 характеризует горошоокультуренную зафосфаченно-закалиениую почву, интеп-:ивно удобряемую в предшествующие годы. С навозом, минераль-шми удобрениями и известью за анализируемые годы в эту почву шесеио (в кг/га): свинца и меди — по 2, никеля и хрома — по 6, щнка—11, кадмия — 1.

Разрез■№ 2 представляет среднеокультуренную почву того ке генезиса из-под полевых культур, в прошлом умеренно удоб-

и

ряемую, разрез № 3 — почву естественного луга, на котором никогда не применялись удобрения и известь.

Результаты агрохимического исследования показали, что четкой зависимости между содержанием в почве подвижных форм фосфора, калия или гумуса, с одной стороны, и ряда фитотоксич-ных элементов, с другой, не существует. Исключением явились лишь подвижные формы алюминия (табл. 5).

Таблица 5

Изменение агрохимических свойств дерново-подзолистой почвы под влиянием 30-летнего применения удобрений

Показатели пдк .хорошо-окультуренная — разрез MS 1 Почва средне- окультуренная — разрез ЛЬ 2 неокульту-ренная — разрез N° 3

Внесено, т/га:

навоз 870 213 0

известь 8 8 0

минеральные, д. в. 4,5 3,5 0 .

Агрохимические свойства:

гумус, % 2, GO 1,71 2,16

рНкС1 6,30 6,25 5,10

алюминий, иг/100 г 0,4 0,5 1,1

Р2О5, мг/кг 602 238 63

К2О, мг/кг 396 173 53

медь, мг/кг 3 0,4 0 0,1

цинк, мг/кг 23 2,3 0 1,1

свинец, мг/кг 32 3,6 3,6 3,6'

никель, мг/кг 4 0 0 0

хром, мг/кг С 0 0 0

Несколько отличные данные получены по материалам почвенного мониторинга (анализировалось 407 смешанных почвенных Образцов). Здесь также не прослеживалось зависимости между содержанием тяжелых металлов и обеспеченностью почв фосфором, но содержание цинка, свинца и никеля положительно коррелировало с запасами обменного калия. Правда, увеличение концентрации этих элементов по мере улучшения обеспеченности почв калием было весьма незначительным.

Полученные данные подтверждают мнение большинства ученых, что применение удобрений в научно обоснованных дозах не может представлять экологической опасности.

4. ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ УДОБРЕНИИ НА ЗАФОСФАЧЕННО-ЗАКАЛИЕННЫХ ПОЧВАХ

Применение минеральных удобрений на высокообеспеченных фосфором и калием почвах рентабельно по всем изучаемым вариантам (уровень рентабельности от 111 до 216%). Но лучшие ре-

зультаты получены при одностороннем внесении азотного удобрения (чистый доход за пятилетие 1289 руб./га).

Дополнение азота фосфором и калием снимало окупаемость туков на 411 руб./га. Поэтому ограниченный по времени отказ от применения фосфорных и калийных удобрений только на средне-и сильнозафосфаченных и закалиенных почвах может обеспечить сельскому хозяйству Псковской области годовую экономию 42,3 млн. рублей (в ценах 1991 года).

Вы воды

1. Значительная часть дерново-подзолистых почв Нечерноземной зоны затронута процессами «зафосфачивания» и «закалиева-ния». В условиях Псковской области такие почвы по состоянию на 1 января 1991 года занимали, соответственно, 141,1 и 42,4 тыс. га, или 15,3 и 4,6%.

2. Зафосфачеино-закалиенные почвы весьма неоднородны. По результатам обследования 186,3 тыс. га почв южной зоны Псковской области в группе зафосфаченных 44% соответствовало слабой степени зафосфачениости, 34%—средней и 22%—сильной; в группе закалиенных, соответственно, 63, 28 и 9%ц Это предполагает необходимость изменения подходов к агрохимической классификации почв и к практике применения удобрений.

3. На зафосфаченно-закалиекных почвах даже при значительных запасах минерального азота сохраняется высокая эффективность азотного удобрения. В среднем за 5 лет опытов внесение N120 повышало урожайность ячменя на 66%, картофеля — на 43, ржи — на 19, кормовой свеклы — на 28, овса — на 48, кукурузы — на 93%. При этом на 17—50% возрастал коэффициент использования фосфора и калия почвы.

4. Применение на зафосфаченно-закалиенных почвах повышенных доз азотного удобрения (Ы12») при высоком уровне агротехники не ведет к накоплению в продукции нитратов в опасных ^для здоровья человека концентрациях. Содержание нитратов в 1 кг продукции составляло: в клубнях картофеля — 55 мг, корнеплодах кормовой свеклы — 207, зеленой массе кукурузы — 378, зерне ржи и овса —от 6 до 40 мг, что значительно ниже ПДК.

5. Эффективность фосфорных и калийных удобрений на за-фосфаченно-закалиенных почвах низка или отсутствует. В севообороте даЖе 5-летний отказ от применения фосфора и калия не сказывался на урожае. При бессменном возделывании ячменя положительное действие фосфорного и калийного удобрения начало проявляться на четвертый год исследования. .

6. Пятилетний отказ от применения фосфорных и калийных удобрений сопровождался незначительным снижением содержания подвижного фосфора (до б мг/кг в год) и более ощутимым — калия (до 27 мг/кг в год). Но это снижение значительно ниже расчетного, что, очевидно, связано с динамикой соединений фосфора

и калия в почве и потреблением части питательных веществ и подпахотного горизонта.

7. Предполагаемой повышенной эффективности микроудобре ний на зафосфаченно-закалиенных почвах не установлено. Пола жительное действие цинка и марганца наблюдалось только н неудобренном фоне при внесении последних в ; почву (прибавк, урожая ячменя 21—32%). При других способах внесения (некор невая подкормка, замачивание семян в растворах комплексона тов) их действие носило нестабильный характер.

8. Повышенной минерализации гумуса в изучаемых зафосфа ченно-закалиенных почвах не наблюдалось. При остро дефицит ном балансе гумуса его потери за 5 лет были заметно ниже рас четной величины и не превышали 0,15%.

9. Опасного накопления в почве подвижных форм тяжелы; металлов в результате применения удобрений, приведшего к «за фосфачиваншо» и «закалиеванию» последней,-не установлено.

10. Хотя процесс «зафосфачивания» и «закалиевания» почв i не имеет существенных негативных последствий экологической характера, при современных ценах на удобрения для сельской хозяйства он убыточен. Сокращение использования фосфорных i калийных удобрений с учетом наличия зафосфаченно-закалиенны; почв позволит снизить себестоимость продукции, создает предпо сылки для ускорения ликвидации категории слабообеспеченны; питательными веществами почв. Экономический эффект отказа ог применения указанных удобрений только на средне- и сйльноза фосфаченных • (закалиенных) почвах составит в условиях Псков ской области 42,3 млн. рублей (в ценах 1991 г.).

ПРЕДЛОЖЕНИЯ ПРОИЗВОДСТВУ

1. Для обеспечения достоверности в оценке уровня обеспечен ности почв подвижными формами фосфора и калия и повышенш эффективности использования материалов почвенного обследова-ни я целесообразно изменить существующую классификацию, расширив параметры контролируемых показателей:

Содержание в мг/кг (по Кирсанову)

Группы Обеспеченность фосфором и калием

.РА; к2о

1 Слабая до 50 до 80

2 Средняя 51-150 81-170

3 Высокая 151-250 171-250

4 Очень высокая (слабая зафосфа- 251-350

ченность и закалпенность) 251—350

5 Очень высокая (средняя зафосфа- 351—500 351-500

ченность и закалпенность)

6 Очень высокая (сильная зафосфа- : выше 500. .выше 500

ченность и закалпенность)

2. На зафосфаченно-закалиенных почвах в полевых севооборотах допустим, без ущерба для урожая и его качества, отказ от применения фосфорных и калийных удобрений в течение 3—5 лет.

3. При возделывании полевых культур (зерновых, картофеля, кормовых корнеплодов, кукурузы) в целях мобилизации высоких потенциальных запасов фосфора и калия зафосфаченно-закалиен-ных почв можно использовать одностороннее внесение повышенных доз азотного удобрения — до 120 кг N на гектар.

Список работ, опубликованных по теме диссертации:

1. Применение удобрений па зафосфаченно-закалиенных почвах//Сборннк материалов 5-й облает, научно-прак. конф. Псков, 1988.— С. 250—252 (в еоавт.).

2. Как заставить работать удобренпя//Нечерноземье.— 1989. — Л» 6.— С. 13—14 (в еоавт.).

3. Эффективность удобрений па дерново-подзолистых почвах с очень высоким содержанием фосфора и калия//Агрохнмия. — 1991. — № 5. — С. 17—21. (в еоавт.).

4. Использование высокообеспеченных питательными веществами дерново-подзолнетых почв//Химизация с.-х. — 1991. — № 8. — С. 83—84.

5. Химический состав вегетирующих растений как диагностический показатель потребности в элементах пнтания//Научные разработки и передовой опыт — производству Псковской области/Тезисы докл. науч.-пронз. копф.— 1992.— С. 6—8 (в еоавт.).

6. Основные направления повышения эффективности использования зафосфаченно-закалиенных дерново-подзолистых почв//Научные разработки и пере-цовой опыт — производству Псковской области/Тезисы докл. науч.-пронз. конф.— Великие Луки, 1992. — С. 8—9.

7. Effectiveness of fertilizers applied to sod-podzolic soils containing high levels of phosphorus and potassium//Soviet soil Science.— 1991. — V. 29.— N. 9, —P. 13—18.