Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

ПРОДУКТИВНОСТЬ ЛЮЦЕРНЫ И АЗОТНЫЙ БАЛАНС СВЕТЛО-КАШТАНОВОЙ ПОЧВЫ В ЗАВИСИМОСТИ ОТ УРОВНЯ ОБЕСПЕЧЕННОСТИ ЕЕ ФОСФОРОМ

ВАК РФ 06.01.04, Агрохимия

Автореферат диссертации по теме "ПРОДУКТИВНОСТЬ ЛЮЦЕРНЫ И АЗОТНЫЙ БАЛАНС СВЕТЛО-КАШТАНОВОЙ ПОЧВЫ В ЗАВИСИМОСТИ ОТ УРОВНЯ ОБЕСПЕЧЕННОСТИ ЕЕ ФОСФОРОМ"

ВС ЕСОЮЗНЬЩ ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ УДОБРЕНИЙ И АГРОПОЧВОВЕДЕНИЯ имени Д. Н. ПРЯНИШНИКОВА

'На правая рукописи

ГУСЕВ Виталий Николаевич

- УДК 633.31 •.631.416.2:631.85

ПРОДУКТИВНОСТЬ ЛЮЦЕРНЫ И АЗОТНЫЙ БАЛАНС СВЕТЛО-КАШТАНОВОЙ ПОЧВЫ В ЗАВИСИМОСТИ ОТ УРОВНЯ ОБЕСПЕЧЕННОСТИ ЕЕ ФОСФОРОМ

Специальность 06.01.04 — Агрохимия

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук

МОСКВА. 10в4

. Èi^uaiHjX с

Работа выполнена в отделе агрохямни Казахского научи о-исследова?ельского Института земледелия им. В. Р. Вильямса.

Научный руководитель — кандидат сельс когоэявственных наук Б. С. Баси беков.

доктор сельскохозяйственных наук, профессор

Б. П. Трелачев. кандидат сельскохозяйственных наук,* доцент

А. II, Кулювин.

Ведущее предприятие — Киргизский научно-исследовательский институт земледелия.

Защита диссертации состоится «JT3 * февраля 1984 г. в час.- на заседании специализированного совета

К 020.09.01 по присуждению ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук во Всесоюзном ордена Трудового Красного Знамени научно-исследовательском институте удобрений и агропочвоведения им. Д. Н. Прянишникова.

Адрес: 127530, г. Москва, ул. Прянишникова, 31, ВИУА, С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке

Официальные оппоненты:

ВИУА,

Автореферат разослан *Jtf * январй 1984 года.

Ученый секретарь специализированного совета, док ^-—наук

Л. П. Воллейдт.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы, В условиях орошения юго-востока Казахстана люцерна является ведущей кормовой культурой, обеспечивающей животноводство ценнейшим белковым кормом, и способствующей повышению плодородия почв.

Кормовые достоинства люцерны и- положительное ез влияние на почвенное плодородие лучше проявляются при хорошем-, травостое, < который в значительной степени регулируется минеральным и, в первую - очередь, фосфорным питанием* ■

В связи с этим установление оптимальных уровней обес-печ енн остипочвьт^подви жнымфосф ором длялюцерны в конкретных. почвенно-климатических условиях имеет как научное, так и большое практическое знамение.

К настоящему времени еще недостаточно данных о соотношении азота, оставленного люцерной в почве с пожнивными1 и корневыми остатками, и размерами выноса его урожаем надземной, массы. В условиях орошаемой зоны Казахстана не определен биологический потенциал азото-фнксацпи люцерны, а также противоречивы данные о целесообразности применения азотных удобрений.

Решением этих вопросов и определяется актуальность данной работы.

Цель исследований.-

1. Определить - влияние различных уровней обеспеченности' светло-каштановой почвы подвижным фосфором на накопление биомассы люцерны, содержание в ней азота, фосфора и калня.

2. Выявить закономерности распределения азота, фосфорам калия между сеном и пожкивно-корштыми остат-

ками.-

ц~: 1тидльнаЯ ^

НАУЧ^/1^ Б/МОТЕК А Могч, сельлкохэи. академии

3. Установить оптимальные уровни обеспеченности почвы фосфором н выявить влияние азотных, фосфорных и калийных удобрений на продуктивность люцерны.

4. Показать роль люцерны в накоплении и вовлечении в круговорот * биологического» азота.

5. Определить баланс азота и изменение основных агрохимических показателей светло-каштановой почвы после трехлетнего возделывания люцерны.

Научная новизна. Результаты исследований позволили установить оптимальный уровень содержания подвижного фосфора в светло-каштановой почве на посевах люцерны, который находится в пределах 30 ... 35 мг Р2О5 на 1 кг почвы,' обеспечивающий максимальную продуктивность. люцерны.

Установлено наличие прямой корреляционной зависимости между содержанием подвижного фосфора в почве и' накоплением гумуса и азота в ней.

Впервые для условий Казахстана установлен коэффициент азотофиксации; люцерны и подсчитаны размеры обогащения светло-каштановой * почвы * биологическим» азотом-в увязке с уровнем обеспеченности почвы подвижным фосфором.

Установлено отрицательное-влияние азотных удобрений на рост корневой системы, развитие клубеньков и- небольшое положительное влияние- азотных удобрений; на урожай сена люцерны только на почвах бедных подвижным фосфором. .

Впервые для. изучаемой зоны рассчитан баланс фито-массы люцерны и баланс азота, фосфора и калия в почве при возделывании люцерны.

Защищаемое положение. Продуктивность - люцерны и ее. азотофнкснруюодая способность определяются обеспеченностью почвы подвижным фосфором.

Практическое значение. Результаты исследований .могут быть широко использованы при разработке ' норм удобрений под люцерну и последующие культуры, исходя из фактической обеспеченности почвы подвижным фосфором.

Данные по продуктивности люцерны и-влиянию ее непищевой режим почвы служат основой при рассчете баланса элементов питания в севообороте, оценки люцерны как предшественника и при разработке мероприятий ло повышению-плодородия почв.

Создание оптимального уровня обеспеченности почвы-подвижным фосфором-приводит-к..повышению урожайности

Сена.на Ю ... 12 и накоплению корневой, массы на й.,, 15%. Поддержание оптимального уровня обеспеченности почвы, подвижным фосфором усиливает влияние люцерны на. накопление гумуса и азота в почве, повышает ее азото-фиксирующую деятельность, способствует эффективному и рациональному использованию удобрений.

: Внедрение; Результаты исследований включены в рекомендации ВО ВАСХНИЛ по применению удобрений в Казахстане и внедряются в зоне орошаемого земледелия..

Апробация работы. Материалы диссертационной работы доложены на заседаниях отдела агрохимии Казахского НИИ земледелия в 1978, 1979, 1980 гг., на научной конференции молодых ученых в 1979 и 1983 гг., на научной конференции профессорско-преподавательского состава Казахского ордена Трудового Красного Знамени сельскохозяйственного института в 1981г., на V конференции почвоведов Казахстана в 1982 г.

Публикация; Основные положения диссертации освеще-' ны в шести печатных работах, список которых прилагается.

Объем работы.. Работа изложена на 160 страницах машинописного текста, состоит из введения, 4 глав экспериментальной части, выводов и рекомендаций производству. Список литературы включает 148 наименований.

1. ПОЧЛЕННО-КЛИМАТИЧЕСКИЕ УСЛОВИЯ ЗОНЫ И. МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИИ

Исследования проводились в предгорной пустынно-степной зоне поливного земледелия на территории Каскелен-ского опытного хозяйства Казахского НИИ земледелия, расположенного в Алма-Атинской области на предгорной равнине северного склона Заилийского Алатау.

Почва — светло-каштановая среднесуглпнистая на лессовидном, суглинке, вскипает от НС1 по всему профилю. Емкость поглощения 14,6',,. 15,6 мг-экв на 100 г, содержание карбонатов — 2,08 ... 3,00%,. рН. (КС1) 7,5, плотный остаток не превышает 0,07 ... 0,09%. В пахотном слое содержалось- 2,4% гумуса, 0,22% валового фосфора,'01^8% общего азота и 500 .... 550 =мг обменного калия (КгО) на 1 кг почвы. Плотность пахотного слоя 1,15 г/см5. Наименьшая полевая влагоемкость почвы —24,5% от сухой ее массы.

Климат зоны носит континентальный характер. Сравнительно мягкая зима сменяется прохладной и влажной весной, сухим жарким летом н теплой влажной осенью. Среднегодовая суммарная высота осадков по многолетним данным составляет 432,0 мм, из которых 282,2 мм выпадает за вегетационный период (апрель ... сентябрь). Годы исследований от среди емкого летней нормы отличались более повышенным количеством осадков. Наиболее влажным был 1979 год, когда годовая суммарная высота осадков составила 599,3 мм, в том числе за вегетационный период — 421,4 мм.

Среднегодовая температура воздуха за годы исследований была выше среднемноголетией и составила 8,6; 8,9; 9,4° С против 7,9° С по среднемноголетией норме.

Объектом исследования служила люцерна семнречен-ска я (Med i cago Sativa), районированный местный сорт. Исследования проводились в 1977 ... 1980 гг. на стационарном опыте отдела агрохимии Казахского НИИ земледелия, заложенного в 1972 году. Чередование культур в севообороте было следующее: 1, 2 — люцерна, 3...5— сахарная свекла, 6 — озимая пшеница, 7 — сахарная свекла, * 8 — зерновые с подсевом люцерны. Севооборот развернут в пространстве tía двух полях. На каждом поле севооборота при закладке опыта создано два фона по содержанию подвижного фосфора в почве: естественный и обогащенный. Последний создавался путем разового внесения 540 кг Р2О5 на 1 га. На этих фонах в результате внесения различных норм фосфорных.удобрений и различного выноса Р2О5 урожаями культур за первую ротацию (па шестой год после создания обогащенного фена) сформировались различные уровни содержания подвижного фосфора в почве от 22,0 до 42,3 мг Р2О5 на естественном фоне и от 54,0 до 78,0 мг PsOs на 1 кг почвы на обогащенном.

Площадь делянки 108 ... 144 м5. Повторность опыта — четырехкратная. '

Эффективность азотных, фосфорных и калийных удобрений, вносимых в подкормку люцерны со второго года жизни, перед ранневесенннм боронованием люцерников, -изучалась согласно схеме опыта (табл..1).

■ Уборка и учет урожая люцерны проводились в период бутонизации—начала цветения, путем скашивания зеленой массы с 10 м* каждой делянки опыта. Ежегодно проводилось 3.. . 4 укоса. После укоса на двух полевых повторио-стях опыта определялась сухая масса поукосных остатков

А-

с 1 м2. На отдельных вариантах, резко различающихся по содержанию подвижного фосфора в почве, и вариантах с внесением удобрений, определялось накопление корневой массы, а также учитывалось количество н масса клубеньков. Учет корневой массы проводился в конце каждого года вегетации методом откопки почвенных монолитов по Н. 3. Станкову (1964), в объеме 900 смг (30X30) в слоях 0 ... 30 и 30 ... 60 см.

Таблица 1

Схема опыта

Ежегодная доза удобрений под и ^ . 5 в о 2 » к <§ Си V Удоорення ВНОСИЛИСЬ ДОСКОЙ в г.од-

сахарную свеклу,, кг/га в Н 8 2 а Е Е р Ф в 3 я V £ О) 8 31 с * • кормку Люцерны

■ ■ ш- ■ в с

. о. ГО ' С . Я-' К'аО о 5 £ й-« в ее о « 3 а г 5 с. И "Е7 ё" • К 5г® р. 5 ь. 2-го года жизни 3-го года жнзнн

У. я и ¡6 в

Естественный фон

1 0 0 0 0 28,0 — —-

2 90 0 90 60 28,2

3 90 60 90 60- 33,2 КГэоРбв ИзоРео

4 90 120 90 60 55,4 — .—

5 во 180 во 60 67,9 — — 1

6 150 0 150 90 27,4 Н«,

Т.. 150 60 150 90 29,8 ПбоРво НбоРбв

8 150 120 150 120 39,9 Рв® Р<ю

9 90 90 120 60 33,4 РеоКаго РеоКцо

10 90 90 180 60 34,2 РбоКко Р50К180

Обогащенный фосфором фон

11 0 0 0 0 47,5 — —

2, 90 0 90 60 54,1 N30

3, 00 60 90 60 04,4 " N6»

*1 90 120 90 60 76,3 — . —

5, 90 180 90 60 83.5 . — —

150 0 150 90 54,7 К.» И»

71 150 60 150 00 71,0 — ■ —

8, 150 120 120 120 78,4 Ни РбО

9. 150 180 120 120 87,9 — ■ —

Надземная масса, поукосные остатки» корни п клубеньки анализировались на содержание NPK.

Изучение размеров биологической фиксации азота люцерной проводилось нами в мнкрололевом опыте по схеме: 1. Без удобрений, 2. Р50. 3. Р150. 4. PisdN6o. По разности содержания общего азота в биомассе люцерны и ежи сборной, методом сравнения (Трепачев, 1977), определялись размеры азотофиксацпл люцерны. Математическая обработка урожайных данных проводилась по Б.. Л. Доспехову (1968), обработка данных по накоплению гумуса и азота в почве — по Соколову (1975).

Анализы почвы и растений проводились методами, принятыми в агрохимических исследованиях данной зоны.

2. ПРОДУКТИВНОСТЬ ЛЮЦЕРНЫ

В ЗАВИСИМОСТИ ОТ ОБЕСПЕЧЕННОСТИ ПОЧВЫ-ФОСФОРОМ И ПРИМЕНЕНИЯ УДОБРЕНИЙ

2,1. Урожайность сена люцерны. Результаты полевых и j&inpo полевого опытов показали, что урожайность надземной массы люцерны в значительной степени определяется уровнем обеспеченности почвы подвижным фосфором.. В первый год жизни люцерна начинает хорошо развиваться лишь после уборки покровной культуры и формирует сравнительно невысокий урожай сена, в пределах 20... 30 ц/га. Но уже в этот период прослеживается определенная зависимость между" уровнем обеспеченности почвы подвижным фосфором и урожайностью сена.

При содержании подвижного фосфора в почве на уровне 22 .. * 23 мг Р2О5 на 1 кг почвы урожайность сена люцерны колеблется в пределах 20 ... 23 ц/га. С увеличением содержания подвижного фосфора в почве до 30 ... 42 мг/кг урожайность возрастает до 24 ... 27 ц/га. Дальнейшее повышение содержания подвижного фосфора в почве до 50... 70 мг/кг устойчивого повышения урожайности не дает;

Азотные удобрения в нормах 60 ... 120 кг/га, внесенные под покровную культуру, практически.не оказали влияния на рост,урожайности сена люцерны.

Максимальный урожай сена люцерны 2-го года жизни — 170,G ц/га — был получен при содержании 37,1 мг Р;05 ím 1 кг почвы. Однако и снижение содержания подвижного фосфора до 27,8 мг/кг не солроволдцалось ощутимым, снижением ее урожайности. , „

В третьем году жизни люцерны урожайность сена продолжает оставаться достаточно высокой и по отдельным вариантам достигала 135 ... 181 ц/га. Уровень оптимального содержания подвижного фосфора в почве под люцерной 3-го года жизни находился в пределе 28 ... 30 мг/кг.

В сумме за три года (табл. 2) устойчиво высокая урожайность люцерны (348,5 ц/га) была получена при средней обеспеченности почвы подвижным фосфором — 34,3 мг/кг, с колебаниями по вариантам опыта от 28,5 до 42,3 мг/кг; Дальнейшее повышение содержания подвижного фосфора до 60,9 мг/кг, с колебаниями по годам от 46,4 до 54Д мг/кг повысило урожай сена, по сравнению с предыдущим фоном, всего лишь на 5,9 ц/га. Причем, из шести учетов урожая по двум полям, только в двух случаях получена достоверная прибавка урожая — 7,8 ц/га.

Таблица 2

Урожайность люцерны в зависимости от содержания подвижного фосфора в почве (в сумме за три года, 1977... 1980 гг.)

Содержание РгОа, мг/кг почвы

Показателя 18.0 34,3 СО.9 | 02,4

Количество обобщенных .

• вариантов 1. 4 3 2

Урожайность сена, ц/га 31(3,0 348,5 354,4 360,0 Увеличение урожайности сена от повышения РгОд в почве

на 10 мг/кг, ц/га —- ' 19,9 11,7 10,0

Аналогичные данные получены нами и в условиях микрополевого опыта. Внесение 50 мг Р2О5 на 1 кг почвы увеличило содержание подвижного фосфора в почве до 38,3 мг/кг и обеспечило получение наибольшей урожайности — 149,6 г/сосуд.

Статистическая обработка уролсайных данных в сопоставлении с содержанием подвижного фосфора в почве, в пределе до '40 мг/кг Р2О5 показала, что коэффициент корреляции между этими показателями составил 0,55, при Эг 0,07 и Ь=7,8.

Внесение азотных удобрений дало небольшую и • не гсегда существенную прибавку урожая сена люцерны в пре-

т

деле 2 ... 15 ц/га в год. Анализ урожайных данных по укосам- показывает тенденцию повышения эффективности азотных удобрений на почвах . бедных фосфором (менее 25 мг PaOs на 1 кг). Из 32 учетов за два года жизни люцерны по двум полям; в 11 случаях получена прибавка урожая от N39 и в 10 случаях от Neo* На обогащенном фосфором фоне дозы N30 и Neo дали прибавку урожая в 6... 5" случаях. Увеличение дозы азота до 90 кг/га обеспечило рост урожайности лишь в одном случае.

В сумме за два года жизни прибавка урожая сена при содержании подвижного фосфора меньше 25 мг/кг составила от: внесения N30 •.. N60 — 17 ... 18 ц/га; а на фоне с содержанием Р2О5 в почве 34... 42 мг/кг прибавка от этих доз снизилась до 16,1. .. 11,8 ц/га. Внесение 90 кг азота снизило прибавку урожая сена до -7,4 ц/га; (табл. 3).

Таблица 3

Урожайность сена люцерны d зависимости от применения удобрений, ц/га

Варианты опыта ' ' 2-Й год жизни (I978...1979 гг.') 3-й год жизни (1979...1980 гг.) В сумме за два года

содержание Р2О5, мг/кг Урожаи- ПОСТ!,, ц/га содержание РцОз, мг/кг урожал-ность! ц/га содержание P;Os, j мг/кг- урожайности, ц/га

Контроль 16,9 152,6 14,1 * '142,4 15,5 295,0

NM 20,4 160,1 18,1 151,7-. 19,3 ■■ 311,8

NaoP« 28,6 164,3 27,0 162,5 27,8 326,8

N«o 22,3 160,6 19,9 152,7 21,1 313,3

NeoPee 25,7 163,6 24,5 159,0 24,5 322,6

Pío 27,2 167,6 26,2 159,1 26,7 326,7

■ Р»К|и 27,0 183,8 24,3 165,5 25,7 349,3

Peo К isa 27,0 168,2 25.8 164,1 .26,4 332,3 ■

Контроль 34,9 159,1 25,2 ' 152,2 30,1 311,3

Nao 38,1 168,8 30,5 158,5 34,3 327,3

nw 43,1 166,4 40,3 156,7 41,7 323,1

- nM> 46,7 161,4 37,8 157,3 42,3 318,7.

PÍO 48,0 172,0 42,1 171.3 45,1 343,3

P, % 1,8 1,3

IICP -«fril 8.2 , . 5,6

«

Прибавка урожая сена люцерны от внесения фосфорный удобрений в сумме за два года использования на фоне 26,7 мг Р2О5 иа 1 кг почвы составила 30,7 ц/га, а на фоне 45,1 мг/кг лишь 18,7 ц/га. На основании этик данных мы не считаем возможным рекомендовать производству вносить фосфорные удобрения под люцерну, если содержание подвижного фосфора в почве составляет 30 мг/кг и выше..

' Несмотря на сравнительно высокое содержание обменного калия в почве (450... 600 мг/кг) внесение 120 кг К20 на 1 га на второй и третий годы жизни люцерны повысило урожайность сена в сумме за два года на 23,6 ц/га.

2.2. Накопление корневой массы. Данные учета накопления корневой массы показывают, что с повышением содержания подвижного фосфора в почве под люцерной второго года жизни от 16,9 до 37,1 мг/кг: увеличивается масса корней на 8,5% (табл. 4). На третий год жизни —повышение уровня обеспеченности почвы подвижным фосфором с 14,1 до 29,7 мг/кг увеличило массу корней на 8,7%. Дальнейшее повышение содержания фосфора в почве до 53,8 и 62,9 мг/кг- увеличило массу корней на ■ 6,2%, Корневая система люцерны больше развивается в горизонте 0... 30 см, где у люцерны второго и третьего годов жнзнн сосредоточено 78% корневой массы. С повышением содержания подвижного фосфора в подпахотном слое, увеличивается развитие корневой .массы и в этом слое.

Внесение -N$0 под люцерну на фоне среднего и повышенного содержания фосфора в почве не оказало положительного влияния ла рост корней, а увеличение дозы азота до 90 кг привело к снижению их массы. Максимальное накопление массы корней к третьему году жизни отмечено при внесении одних фосфорных удобрений."

Уровень обеспеченности почвы фосфором оказывает влияние и на развитие клубеньков. Наилучшие условия для их развития создаются при содержании в пахотном слое почвы 35'. ^. 40 к в подпахотном горизонте 19 ... 23 мг/кг подвижного фосфора. На второй год жизни люцерны 57,9, а на третий год — 59,3% от общего количества клубеньков развивалось в'слое 30 ,.. 60 см. С повышением содержания подвижного' фосфора й подпахотном слое почвы усиливается интенсивность развития клубеньков. При внесении Рсо в-почву с содержанием в пахотном слое 25 ... 27 мг/кг подвижного фосфора количество клубеньков на корнях люцерны 2-го года жизни увеличивается на ,25,4% по сравнению с низким его содержанием (16,9 мг/кг), масса клубеньков повышается-при этом на 14,4%.

Внесение азотного удобрения оказывает угнетающее действие на формирование клубеньков — уменьшается их количество и масса.

Таблица 4

Корневая масса люцерим при различном - содержании подвижного фосфора в почве и применении удобрений

Вносилось в подкормку 3 n ir Второй год жизни (1978... 1979 гг.) Третий год жизни (1979...1980 гг.)

масса корней масса корней

люцерны, кг/га С о 5 я и PjOg, мг/кг | %ог ц/га урожая 1 сена Рг08, мг/кг ц/га % от урожая сена

0 0. 30. ..30 ..60 16,в 70.8 11,1 29,4 46,4 14,1 9,8 74,3 29,8 52.1

N3oPso 0. 30. ..30 ,.60 28,5 14.7 72,7 29,6 . -14.3 27,0 15,8 78,9 30,1 43,6

0 О. 30. ..30 ..60 37,1 78,9 23,0 30,0 46,3 29,6 14,8 83,0 30,2 51,4

NeoPeo 0. 30. ..30 ..60 25,7 73,1 17,5 30,6 44.7 23.3 15.4 79,4 29,0 49,9

0. 30. ..30 ..60 27,3 73,2 15,1 29,7 43,7 26,2 16,6 81,8 29,3 51,4

PeoKijo 0. 30. ..30 ..60 27,1 73,1 16,5 28,4 . 39,8 24,3 13,8 78,4 29,2 47,4

N» 0. 30. ..30 ..60 43,2 78,6 22,7 32,1 47,3 40,3 20,1 83,8 39 Д 53,3

NM 0. 30. .,30 ..60 46,8 75,в 20,8 28,1 46,8 37,8 21,8 83,8 33,3 53,2

Peo 0. 30. . .30 ..60 48,1 76,0 19,5 30,7 44,2 42,2 21,8 88,4 35,8 56,0

0 10 0. 30. ..30 ..60 62,9 79,7 22,1 31,7 .' 47,7 53,8 22,3 88,2 36,1 54,3

3. СОДЕРЖАНИЕ АЗОТА, ФОСФОРА И КАЛИЯ В ОРГАНИЧЕСКОЙ МАССЕ ЛЮЦЕРНЫ И БАЛАНС ИХ В ПОЧВЕ

3.1. Содержание азота, фосфора и калия в сене люцерны. Результаты полевых, микрополевых и лабораторных исследований показали, что во все годы исследования люцерна характеризовалась высоким содержанием азота — 2,44 ... 2,69% во втором и 2,53 ... 2,99% в третьем году жизни. Содержание калия (КаО) также было высоким (3,07.... 3,29%), а фосфора (РгОз) относительно невелико (0,32... 0,54%).

Содержание КРК в сене люцерны по укосам варьирует в незначительных пределах.

Концентрация азота в надземной массе люцерны находится в прямой зависимости от уровня фосфорного питания. Концентрация фосфора — возрастает от низкого до оптимального (30 ... 35 мг Р2О5 на 1 кг )содержания подвижного фосфора в почве.

Содержание калия в люцерне не зависит от уровней фосфорного питания.

Азотные удобрения повышают концентрацию азота в сене, лишь на тех вариантах, где содержание подвижного фосфора в почве не превышает 35 мг Р2О5 на 1 кг почвы. При ■ более высоком уровне обеспеченности почвы подвижным фосфором внесение азотного удобрения не оказывает заметного влияния на размеры накопления общего азота в сене.

Содержание азота увеличивалось при внесении фосфорных удобрений (на 0Д2 ... 0,27%),

3.2. Содержание азота, фосфора и калия в корнях, клубеньках и поукосных остатках люцерны. Различный уровень обеспеченности почвы подвижным фосфором существенно изменяет содержание общего азота в корнях и клубеньках люцерны (табл. 5).

Минеральный азот по-разному повлиял на содержание общего азота в корнях люцерны. Внесение N30 и №о вполне определенно увеличивало его содержание на фоне низкой обеспеченности почвы подвижным фосфором - (16,9 ... 28,6 мг/кг). При более высоком содержании подвижного фосфора в почве (34,9 ... 48,0 мг/кг) азотные удобрения не оказали влияния на его концентрацию.' Аналогичная зависимость между содержанием общего азота, обеспечен-

fc остью почвы фосфором л применением азотных удобрений прослеживается и в клубеньках.

Концентрация общего фосфора в корневой массе люцерны повышается с улучшением фосфорного питания, и тем больше, чем выше его уровень.

Азотные и калийные удобрения не оказывают влияния на содерлгание фосфора в корнях и клубеньках, прослеживается лишь незначительная тенденция к этому., -

Таблица 5

Содержанке азота в корнях, noy косных остатках и клубепысах • в зз в н сил ости от обеспеченности почвы фосфором, . • % на сухое вещество

• СJ Люцерна 2-го года жизни 1978... 1979 гг. Люцерна 3-го года жизни 1979... 1980 гг.

cL CJ О Sis ■е * X X и 3 i: s <J £ £ 5г 5 V 5 я <¡> 3 ü 5

РЭ о go CL to i. и g^t- S" « о. О SM 3

"к CJ «JO. 14 lí c o 1Í c o

1 0. 30. ..30 ..60 16,9 11.1 1,61 1.62 3.6S 3,68 1,51 14 Д 9,8 1,62 1,68 3,50 3.50 1,60

5 0. 30. ..30 ..60 37.1 23,0 1,87 1,73 3,92 3.92 1,52 29.7 14.8 1,91 2,00 3,78 3,78 1,43

li 0. 30. ..30 ..60 34,9 15,2 1,82 1,73 4.13 4,13 1,24 25,2 14,7 1,92 1,80 4,05 4,05 1,40

9, 0., 30 ,.30 ... 60 62,9 22,1 1.97 1,95 4,31 4,31 1,18 53,8 22,3 1.95 1.76 4,23 4,23 1,66

3.3. Баланс органической массы. Общее накопление органической массы люцерны второго года жизни составило! 289,2 ... 316,9 ц/га, в том числе на надземную часть приходится 65,6% с колебаниями по вариантам от 64 до 68%, на долю корней — 34,5% (31,6 ... 36,3). На.третий год жизни. количество органической массы было примерно на. таком же уровне. Однако при этем несколько снизилась доля надземной массы (до 62,8%), а возросла доля корней (до 37,2%),.

Сопоставление величин отчуждаемой с поля массы органического вещества в виде сена .с массой поступающих в почву корневых н.поукосных остатков показывает, что у люцерны второго года жизни в почве накапливается

67 * 1. 93, а у люцерны третьего года жизни — 63 ... 103% от урожая сена. '■■'"*

В сумме за три года жизни* люцерна, формирует 526,1... 595,0 ц/га органической массы (табл. 6),-нз которых 314,9... 359,4 ц/га отчуждается с сеном и 211,0... 240,7 ц/га. поступает в почву в виде корневых л пожнивных остатков,. При этом наибольшая масса люцерны формируется при содержании в пахотном слое 30... 35 мг на 1 кг почвы под* вижного фосфора; _

3.4. Баланс- азота, фосфора и калия под люцерной» Вынос азота, фосфора, и калия люцерной возрастает с ростом накопления органической массы и повышением содержания в ней элементов питания. Люцерна второго и третьего годов жизни на создание общей биомассы потребляет от 583,0 до 799,0 кг азота, 82,0.. .136,9 кг фосфора и от 612,9 до 763,3 кг калия. С корневыми и пожнивными остатками в почве остается под люцерной второго года жизни до 35 ... 37% азота, 40 ... 47%. фосфора и 23 ... 26% калия от общего выноса. У люцерны третьего года жизни соответственно: 37.. .. 40, 42 . ,.48: и 25 ... 29%. С повышением содержания подвижного фосфора в почве увеличивается доля остаточной части элементов питания.

Результаты микрополевых опытов показали, что коэффициент азотофпксацпи люцерны в первый год жизни составил 62,7 .... 63,8 и во второй год — 86,4 ... 88,7%. Используя этот показатель, нами был подсчитан баланс азота в почве после трехлетнего возделывания люцерны (табл. 7).

За три года жизни люцерна вовлекает в биологический круговорот от 1110 до 1358 кг/га азота, в том числе от 977 до 1195,0 кг за счет атмосферы. С увеличением содержания подвижного фосфора от 18,0 до 62,9 мг РгОз на 1 кг почвы, количество азота, вовлекаемое в биологический круговорот, возрастает на 247,9 кг/га. За три: года жизни люцерны в почве с корневыми, и * поукоснымн остатками остается от 326,4 до 405,0 кг/га азота,.в том числе от 287,2 до 356,4 кг/га фиксированного. Наибольшее количество азота (395,3 кг/га) поступает в почву при содержании в ней 36,0 мг/кг подвижного фосфора. Повышение содержания Р2О5 в почве на 18 .мг против; контрольного варианта способствует увеличению: поступления азота но 68,6 кг/га или на 1 мг фосфорной кислоты приходится 3,8 кг азота.

Основная часть азота остается в почве с корневыми остатками— от 75,8 до 81,7% от общего поступления азота в почву. Учитывая, что 88% азота в: органической массе

Баланс органической массы люцерны (в сумме за три года жизни) в зависимости от обеспеченности почвы фосфором, ц/га сухого вещества

« я

3* п а ь Я и х>

о Б

Д А „

О «О

■ 3 8 о V, ОРч

Про Аудируема я биомасса

в той числе

й-* о я

{и

№

£

0) .

и о

£ Я

I)

г и

н

О о

Остается в почве

в том числе

&

о

к:

о з

5 = ?Й

О и с о

10

* я

с * с о о р.

а

са в К

»

о 2

>>5

с и

1 0... 30 30...60 18,0 10,5 526,1 372,8 108,4 44,9 314,9 211,0 152,0 57,9 1,06 67,0

5 0... 30 30... 60 36,0 18,9 588,0 420,2 122,0 45,8 359Д - 227,5 166,5 60,8 1,18 63,3 [

1! 0... 30 30... 60 35,8 15,0 570,0 394,8 122,1 53,2 335,0 235,0 174,0 59,8 1,24 . 70,0

9> 0...30 30... 60 62,5 22,2 595,0 415,0 127,4 52,6 354Д 240,7 178,2 60,9 1,59 68,0

Баланс азота после трехлетнего возделывания люцерны в зависимости от обеспеченности почвы подвижным фосфором, кг/га, 1977... 1980 гг.

Си

Щ « %

в

Я и

* 8 л .

о « и Л

Вовлекается азота в биологический круговорот

м * £ %

Отчуждается с сепои

* Й в • 3."

Остается в почве

а о а

и из

=5 5 X я

ПЗ

и

? I Л

а - и

= ч

Я л

О Я ¡-

Всего азота

С я

С 5

с ев

- § О

(Д " Й

I'

1 18,0 1110,1 976,9 783,7 689,7 247,7 3,76 74,9 326,4 287,2 +193,2

5 36,0 1327,3 1176,8 942,0 829,0 316,5 4,49 74,3 395,3 347,9 +234,9

1] 35,8 1290,0 1135,2 895,0 787,6 322,9 5,05 67,0 395,0 347,7 +240,2

01 62,5 1358,0 1195,0 953,0 838,6 324,8 6,76 76,9 405,0 356,4 +241,4

растеши! связано симбиотически, баланс этого элемента после трехлетнего* возделывания люцерны на всех вариантах был положительным.

Сопоставление основных статей баланса фосфора и калия показывает, что на вариантах с внесением фосфорных удобрений в норме 120 кг/га (за три года жизни люцерны) отрицательный баланс фосфора ^ составляет от —6,8 до —32,4 кг/га-

Баланс калия,-даже.на.вариантах с внесением: 240 и 360 кг КгО на гектар складыватся отрицательно.-Дефицит калия характеризуется довольно большими величинами—^ 978,7 ... 782,9 кг/га.-. :

Таким образом, в , почве на посевах люцерны создается положительный баланс по азоту н отрицательный — по фосфору и особенно по калию, что показывает на необходимость внесения их. в виде удобрений.

4. ВЛИЯНИЕ'ЛЮЦЕРНЫ НА ИЗМЕНЕНИЕ

ОСНОВНЫХ АГРОХИМИЧЕСКИХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ СВЕТЛО-КАШТАНОВОЙ ПОЧВЫ С РАЗЛИЧНЫМ СОДЕРЖАНИЕМ- ПОДВИЖНОГО ФОСФОРА

4.1; Содержание гумуса* и азота в почве, В почве под люцерной происходит достоверное повышение гумуса. Наибольшее накопление гумуса наблюдается во втором году ее жизни, когда происходит: и наиболее интенсивное накопление корневой массы.

Повышение обеспеченности почвы подвижным фосфором оказывает положительное влияние на накопление гумуса. При содержании в . поЧве 16,9' мг/кг подвижного фосфора содержание его после двухлетнего стояния люцерны увеличилось на 0,07, а после трехлетнего —на 0,12%, а на вариантах с содержанием подвижного фосфора в пределах 47,5 ... 62,9 мг/кп накопление гумуса соответственно составило 0,25 ... 0,35%, что в относительных величинах составляет 15,3 ... 10,0%.

Результаты вариационно-статистической обработки данных показали, что между содержанием гумуса и подвижного фосфора в почве 'существует высокая прямая корреляция (табл. 8).

Корреляция - между содержанием подвижного- фосфора в светло-каштаповон почва и содержанием гумуса под посевом люцерны второго и третьего годов яснзнн (1978...1980 гг.)

- " Среднее значение

- и

Глубина горизонтов, см п . - ~ еГ -и ■ X ь. О гГ г ' 8Г 1 («,05)

О...30 48: 2,51 33,3 0,82 0,08 9,65 30.. .60 :: 48 ' 2,24! 17,8 0,63 0,11- 5,73

Азотные н калийные удобрения практически, не оказывали влияния на накопление в почве гумуса. Расчеты показали, что' повышение содержания подвижного фосфора в почве под люцерной на 10 мг/кг (по Мачигину) сопровождается увеличением содержания гумуса в почве в среднем на 0,1% с колебаниями от 0,06 до ;0,13%. Увеличение содержания гумуса в почве приводит к повышению содержания общего азота. После двухлетнего возделывания люцерны содержание азота-в среднем по опыту увеличило«, на 0,042% (табл.-9). Отмечено накопление азота и в подпахотном слое почвы.- После двухлетнего возделывания лицерны его содержание^ увеличилось на 0,039%, а после трех лет жизни трав содержание азота в почве практически не изменилось,, что объясняется уменьшением процесса гумификации в результате большего уплотнения почвы и снижения жизнедеятельности многих видов микроорганизмов (Ассинг, Теплякова, 1956; Русько, 1980). Более высокая: обеспеченность." почвы подвижным фосфором создает лучшие условия для накопления азота в почве.

Содержание щелочно-гидролизуемого азота под люцерной было довольно высоким и составило в пахотном слое 75 ... 109 : мг/кг, в подпахотном (30 ... 60 см) — 58 ... 82 мг/кг почвы. На третий год жизни люцерны происходит заметное снижение содержания щелочно-гидролизуемого азота не только в пахотном, но и в нижележащих слоях почвы.

Определение нитратных (N0^) и аммиачных (N11«) форм азота до глубины 100 см показало на сравнительно высокое содержание их- по всему профилю почвы. Содержание

2-22

1Т

Таблица 9

Накопление азота под люцерной в зависимости от содержания в почве подвижного фосфора (горизонт 0... 30 см)

Второй год жизни (1978... 1979 гг.), Третий год жизни (1979 ,.. 1980 гг.)

- Я накопление относительно исходного Э накоплегше отпо-снт«лы о ис-

О. 3 ± т а ^ ■ Я ± т ходного

А В « <5 Ь в ОЛ 91 Т. С С Л Е с . я О п н 3 4 о д Д НСР ^ Р ь е в .1) о £ Я в ■■ 2 Ё 3 са о о Д НСР М

Исходное содержание 0,185 0,0084

1 16,9 0,207 0,0017 0,022 0,0052 14,1 0,213 , 0,0075 0,028 0,0210

4 27,8 0,225 0,0035 0,040 0,0112 23,0 0,231 , 0,0016 0,046 0,0051

5- 37,1 0.230 0,0055 0,045 0,0154 29,7 о,2зе 0,0060 0,051 •0,0168

Ь 34,9 0,230 0,0152 0,045 0,0423 25,2 0,233 0,0025 0,048 0,0073

■ 56,7 0,238 0,0000 0,053 0,0023 51,4 0,239 ■ 0,0025 0,054 0,0073

7, 47,5 0,232 0,0120 0,047 0,0334 38,4 0,233 0,0075 0,048 0,0070

9( «2,9 0,227 0,0035 0,042 0,0099 53,8 0,237 0,0065 0,052 0,0182

нитратов в пахотном (О ..; 30 см) слое почвы составляет по разным вариантам 13...'28 мг/кг и отмечается значительное их снижение (до 3 ... 5 мг/кг) в слое 70 ... 100 см.

Аммиачная форма, азота более равномерно' распределяется по всему почвенному профилю с плавным уменьшением вниз. Количество аммиачного азота в слое почвы 0 ,.. 30 см колеблется в пределах 15 ... 19, в слое 30 .... 50 см— 14... 17, в слое 50 ... . 70 см ■— 11. . .15 и в слое 70... 100 см —7-.♦. 9 мг/кг.

4,2. Содержание фосфора'и-калия^в почвё' на. посевах люцерны: Содержание подвижного фосфора в почве под люцерной закономерно уменьшается. За первый год жизни люцерны содержание подвижного фосфора в по.чве снизилось в среднем на 20%, за второй — на 25... 30% и за третий год жизни — на 35.. .40% от:исходного его содержания перед посевом люцерны,.

На посевах люцерны также отмечается снижение содержания обменного калия. В-целом по опыту под.люцерной первого года жизни содержание КгО составило- 558,0 мг/кг, под люцерной второго года жизни;—534,4, а после трехлетнего возделывания люцерны — 528,3 мг/кг..

ВЫВОДЫ

1. На светло-каштановых почвах-юго-востока Казахстана при орошении продуктивность люцерны определяется содержанием подвижного фосфора- в почве.

Повышение содержания подвижного фосфора- в почве от низкого (16 ... 20 мг/кг) до оптимального- (30... 35 мг PeOs на 1 кг) увеличивает урожайность сена люцерны на 10... 12, накопление корневой массы — на 9 ... 15, усиливает развитие клубеньков на. 12 ... 14%.

. 2.. При оптимальном содержании в почве подвижного фосфора потребность люцерны в азоте практически полностью удовлетворяется за счет молекулярного азота и внесение азотных удобрений мало эффективно. В сумме за три года урожайность сена люцерны от внесения Nao, Neo и Nao повысилась всего на 16,7; 15,4; 10,6 "ц/га соответственно, при урожае на контроле 335,2 ц/га.

При содержании в почве менее 30 мг/кг подвижного фосфора эффективность азотных удобрений несколько повышается. Прибавка урожая сена в сумме за три года от внесения Изо н N60 составила 17,9; 23,6 ц/га, при урожайности на контроле 316,0 ц/га.

3.' При содержании в почве менее ЗО^мг/кг подвижного фосфора ежегодное внесение фосфорных удобрений - в норме бОчсг/га Р2О5 дает устойчивое повышение, продуктивности люцерны. В сумме за три года урожайность сена увеличилась на 39,1 ц/га, накопление массы корней (0 ... 30 см) — на 7,5 ц/га, при показателях на контроле 316,0 н 74,3 ц/га соответственно.

4. На светло-каштановых почвах,, содержащих 500 .,, 550 мг/кг обменного калия, внесение калийных удобрений в норме 120 кг/га: КгО дает устойчивое повышение урожайности сена. В сумме за три года, на фоне Рео, .прибавка составила 20,3 ц/га, а от РеоКцо урожайность увеличилась на 59,4 ц/га.

5. Повышение обеспеченности почвы подвижным фосфором усиливает поступление азота в растения, .что может служить показателем повышения азотофикспрующей деятельности люцерны. Содержание азота повышается в сене люцериы на 0,24 ... 0,26%, в корнях — на 0j26 ,.. 0,29'и клубеньках — на 0,30 .,. 0,45%.

6. С повышением обеспеченности почвы подвижным фосфором до оптимального увеличивается общая продуцируемая органическая масса люцерны. За три года , ее возделывания она увеличилась на 61,9 ц/га против 526,1 ц/га на контроле. Вовлечение азота*в биологический круговорот1 увеличилось на 227,2 кг/га, фосфора (PjOE)—на 55,0 и калия (К20) — на 166,1 кг/га.

7. Биологический вынос на 1 тонну сена люцерны составляет азота (N) — 35___37, фосфора (РгО?) — 5 . 6 и

калия (КгО) — 37 ... 38 кг. Содержание .в хозяйственной части урожая (в % от биологического выноса) составляет: азота —71, фосфора — 67 и калия — 82.

8. В условиях юго-востока Казахстана на светло-каштановой почве люцерна фиксирует из воздуха в первый год жизни примерно 62,3%, во второй — 87,7% азота от общего его количества, вовлекаемого ею в биологический круговорот.

9. Баланс азота в почве после трехлетнего возделывания люцерны был положительным (193,2 ... 241,4 кг/га), илщущурожаег» сена люцерны в 100 ц/га в почву поступает 61 ... 681 кг/га симбиотическн связанного азота.

10. При трехлетнем возделывании люцерны содержание гумуса в почве повышается на 0,12 ... 0,38%, общего азота

на 0,022 ♦; 0,054% от исходного. Наибольший темп накопления гумуса и азота происходит во второй год жизни люцерны.

Накопление гумуса и еще в большей степени накопление азота в почве под люцерной зависит от обеспеченности почвы - подвижным фосфором. . Повышение содержания подвижного фосфора в почве от 16,9 до 34,9 мг/кг увеличило накопление общего азота под люцерной второго года жизни в среднем на 0,023%, а содержание его нитратных форм •—на 54,5 кг/га.

11. Содержание подвижного-фосфора в почве под лй-- церной'из года в год уменьшается: в-первый год жнзни в среднем на 20%, на второй год — на 25... 30 и на третий год — на 35'... 40% от исходного содержания его перед посевом люцерны. При внесении фосфорных удобрений (Рео) под люцерну второго и третьего годов жизни в почве поддерживается его исходное содержание.

РЕКОМЕНДАЦИИ

1. Для получения высокой продуктивности люцерны к усиления ее влияния на плодородие почвы содержание подвижного фосфора в почве должно поддерживаться на уровне 30... 35 мг/кг.

2. При оптимальном уровне обеспеченности почвы подвижным фосфором внесение азотных.удобрений под люцерну не эффективно.

3. Для практических, целей при рассчете азотного баланса в севообороте можно принять, что при урожае сена люцерны в 100 ц/га в почву поступает 61"... 68 кг симбио-тическн связанного азота.

4.. При оценке фосфорного уровня почвы и планировании норм фосфорных удобрений, под люцерну необходимо учитывать уменьшение содержания подвижного фосфора в почве после трехлетнего ее возделывания на.35.., 40% от исходного.

Список опубликованных работ по-теме диссертации.

1, Влияние различного уровня обеспеченности светло-каштановой почвы фосфором на урожай сена люцерны. Тезисы докладов IX научно-теоретической конференции молодых ученых и аспирантов Казахского ЛИИ земледелия.. Алма-Ата, 1981, е..9. *

Люцерна. Научяые основы, я рекомендации по применении) удобрений в Казахстане. Алма-Ата,. 1982, с. 121.,.128. (В соавторстве). '

3. Размеры-накопления азота люцерной в зависимости от обеспеченности светло-каштановой почвы фосфором.. Тезисы докладов.V республиканской конференции почвоведов-. Казахстана. Алма-Ата,. 1982, е.. 180... 181.

4. Роль. Люцерны в накбплбнии азота и гумуса в светло-каштановой почве 6 зависимости от обеспеченности, «е фосфором. Тезисы. докладов Всесоюзного научно-теоретического совещания географической сети опытов с удобрениями, ч. 2, Москва, 1982, е.. 128... 130.-

б.. Аэотофикснрующая , способность люцерны. Вестник, сельскохозяйственной. науки Казахстана, № 2, 1983,.с. 24 . ■. 28. (В соавторстве)..

Биологический и хозяйственный вынос люцерной: элементов питания прк возделывании -ее на . светло-каштановой почве с разным содержанием . подвижного фосфора. Химия в сельском хозяйстве, № 7, 1983, с. 19 „ .22. (В соавторстве).

Подписано в печать 12.01,1984 г. Формат 60Х84'/[»..ОСъем 1,5 п. л.

УГ 13016г. Алма-Ата, пр. А«ая, 8, тип, КазСХИ, Зак.-22-ЮО