Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

РЕЖИМ ОСНОВНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ ПИТАНИЯ (N, Р, К) В ТУНДРОВЫХ ОСВОЕННЫХ ПОВЕРХНОСТНО-ГЛЕЕВЫХ ПОЧВАХ И ЭФФЕКТИВНОСТЬ УДОБРЕНИЙ

ВАК РФ 06.01.04, Агрохимия

Автореферат диссертации по теме "РЕЖИМ ОСНОВНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ ПИТАНИЯ (N, Р, К) В ТУНДРОВЫХ ОСВОЕННЫХ ПОВЕРХНОСТНО-ГЛЕЕВЫХ ПОЧВАХ И ЭФФЕКТИВНОСТЬ УДОБРЕНИЙ"

- Ш9£

МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА СССР

МОСКОВСКАЯ ОРДЕНА ЛЕНИНА И ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННАЯ АКАДЕМИЯ имени К. А. ТИМИРЯЗЕВА

На правах рукописи АНТОНОВ Николай Антонович

УДК (631.445.11+631.811) : 633.2

РЕЖИМ ОСНОВНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ ПИТАНИЯ (14, Р, К) В ТУНДРОВЫХ ОСВОЕННЫХ ПОВЕРХНОСТНО-ГЛЕЕВЫХ ПОЧВАХ И ЭФФЕКТИВНОСТЬ УДОБРЕНИЙ

(Специальность 06.01.04 — агрохимия)

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук

МОСКВА—1983

О/г ¡гооьи* ^ил, Я, ч •

Работа выполнена в лаборатории географии и генезиса почв Института биологии Коми филиала АН СССР

Научный руководитель: доктор сельскохозяйственных наук, профессор И. Г. Важенин.

Официальные оппоненты: доктор сельскохозяйственных наук, профессор П. М. Смирнов, кандидат сельскохозяйственных наук, старший научный сотрудник И. Е. Королева.

Ведущее учреждение: Коми государственная сельскохозяйственная опытная станция.

Защита диссертации состоится «_—» ^933 г

в «—час. на заседании Специализированного совета К-120.Э5.01 в Московской сельскохозяйственной академии им. К. А. Тимирязева.

Адрес: 127550, г. Москва, ул. Тимирязевская, 49, Ученый совет ТСХА.

С диссертацией можно ознакомиться в ЦНБ ТСХА. . Автореферат разослан « ^_» \ ояд г.

Ученый секретарь-

Специализированного совета

Н. А. Гончарова

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Решениями'ХХУ1 съезда КПСС предусмотрено «всемерное ловышение плодородия почв и урожайности, дальнейший рост производства зерна, кормов и другой продукции на основе применения зональных научно обоснованных систем ведения хозяйства».

Общая площадь тундровых почв в Коми АССР составляет 4232 тыс. га, из них 581 тыс. га при соответствующей агротехнике может быть -вовлечена в сельскохозяйственное использование (Забоева, 1975). В настоящее время освоенных'площадей воркутинской тундры насчитывается более 4 тыс. га, используемых в кормопроизводстве и занятых однолетними культурами (овес в чистом виде и в смеси с горохом) и многолетними травами (мятлик луговой и лисохвост луговой) на зеленый корм и силос.

При освоении тундровых земель проблема повышения их плодородия становится первоочередной агротехнической и агрохимической задачей. Агрохимия тундровых почв до последнего времени не изучена, вопросы применения удобрений также разработаны недостаточно.

Во всем многообразии факторов, определяющих величину урожая в тундровом земледелии, одно из главных мест занимают удобрения. Поэтому в нашей работе основное внимание было уделено изучению пищевого режима тундровых освоенных почв и эффективности удобрений на них. ' "

Цель и задачи исследований. Целью работы является изучение режима основных элементов питания: азота, фосфора и калия в тундровых освоенных поверхностно-глеевых суглинистых почвах и разработка приемов рационального применения удобрений. В задачи исследований входило:

— определение агрохимических свойств тундровых почв;

— изучение сезонной динамики азота, фосфора и калия в окультуренном слое и по профилю почвы;

— выявление эффективности минеральных удобрений (видов, доз, соотношений), извести, навоза в условиях тундры;

— установление рязмрроп пынпгя элементов питания кормовыми культурами. '

ЦЕНТРАЛЬНАЯ

Научная ь-бЛ'Ютека

Моск. ссл-с со;о з. ачэдомии

см. К. А» "I и.\кзязе, Ина.

Научная новизна и практическая ценность работы. Впервые в условиях восточно-европейской тундры изучен режим основных элементов питания азота, фосфора и калия в освоенных почвах.

Впервые определены показатели хозяйственного выноса основных элементов питания с урожаем, коэффициента использования азота (по данным опыта с 15М) из почвы и удобрений. Обоснованы рациональные приемы использования удобрений, установлены их оптимальные дозы, сроки и соотношения N. Р, К при их внесении в почву.

Рекомендаций, основанные на материалах наших исследований по рациональному применению удобрений и переданные в трест совхозов производственного объединения «Воркута-уголь»,. способствовали увеличению урожая однолетних культур- (горохо-овсяная смесь) в среднем за 1977—1981 гг. по сравнению с 1972—1976 гг. в 1,4 раза, сеяного луга — на 29%. За счет применения.научно обоснованных норм внесения удобрений в 1981 г. тремя тундровыми совхозами получена дополнительная продукция растениеводства на сумму более 130 тыс. рублей..

Апробация работы. Материалы диссертационной работы докладывались на Всесоюзных, конференциях «Почвенный криогенез и мелиорация мерзлотных и холодных почв» (Пущи-цо—1976 г.), «Прогноз изменения криогенных почв под влиянием хозяйственного освоения территории» (Москва—1980 г.); Всесоюзном совещании «Биологическая продуктивность почв и ее увеличение в интересах народного хозяйства» (Москва—1979 г.); Симпозиуме «Биологические проблемы Севера» (Сыктывкар—1981г.).

Результаты исследований были представлены на ВДНХ СССР в 1975, 1977, 1980, 1981 гг. (свидетельство участника ВДНХ №№ 91232, 53825, 20476 и бронзовая медаль, уд. №65950).

Публикация. По материалам диссертации опубликован о 15 печатных работ.

Объем работы. Диссертация состоит из введения, шести глав, рекомендаций производству, списка литературы (220 наименований, в том числе 13 на иностранном языке). Работа изложена на 148 страницах машинописного текста, содержит 52 таблицы, кроме того, в приложении даны 32 таблицы и 19. рисунков.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Первая глава посвящена обзору литературы по изучаемому, вопросу.

Вторая глава — «Почвенно-климатические условия, восточно-европейской тундры».

Территория восточно-европейской тундры отличается значительной суровостью климата. Среднегодовая многолетняя температура воздуха составляет минус 6,3°, средняя "температура самого теплого месяца, (июля) ПЛЮС'11,/ » холодного (ян-5 варя) минус 20,4°. Период с температурой выше 10° составляет 45—50 дней, но в любые сутки вегетационного периода возможно понижение температуры до 0° и ниже. Средняя годовая сумма осадков равна 503 мм, в том числе за летний период, (июнь — август) — 204 м'М. .

На территории воркутинской тундры почвообразующие породы широко представлены пылеватыми 'покровными суглинками.

Наиболее распространенные на территории почвы относятся к типу тундровых глеевых суглинистых почв, подтипу , по-верхностжьглеевых дифференцированных . торфянисто-перегнойных (Иванова и др. 1970). Для почвенного покрова тундры характерна.комплексность. На склонах холмов поверхност-но-глеевые почвы чередуются с торфянисто-'поверхностно-гле-евыми, на плоских вершинах — торфяно- и торфянисто-по-верхностно-глеевые с остаточно-глеевыми почвами. Поверхно- ■ стно-глеевые дифференцированные почвы характеризуются профилем типа А0—А0А1 (А1)—С—(СВ) — В—(ВС) и отли- ■ чаются между собой в основном мощностью торфянистой тундровой подстилки '(Арчегова, 1972, Стенина и др., 1981) .

Тундровые почвы сильнокислые, слабо насыщены основаниями и содержат небольшие запасы питательных веществ, . имеют неблагоприятные физические свойства. Освоение тундры (вовлечение целины в культуры) начинается с обработки почвы фрезой ФБН-1,5 и бороной БДТ-2,5, без удаления растительного покрова и торфянистой подстилки. Мощность обработанного слоя невелика и составляет 9—12 см: В первые годы1 освоения почва остается неоднородной, с присущей ей природной комплексностью почвенного покрова. Характерной особенностью тундровых, освоенных/почв является то, что в. обрабатываемых горизонтах сохраняется высокое содержание аморфных форм железа и алюминия, иногда превышающих аналогичный показатель в целинных почвах. Тиксотропность почв под сеяным лугом сохраняется в течение .всего лета, в пахотной — выражена отчетливо весной и осенью, а в сухой летний период исчезает при влажности почвы около 17%.

Тундровые почвы характеризуются мерзлотным типом тем- • пературного режима и относятся к очень холодному его подти-: пу (Димо, 1968). Водный режим тундровых поверхностно-глее- • вых почв является мерзлотным (Роде, 1956), ограниченно (по интенсивности и глубине) промывным (Кононенко, 1979). Глубина проникновения температур >10 только в исключительно теплые .годы (1974, 1977 гг.). составляет: в целинных почвах

до 16—30 см, в пахотных до 30—65 см. Запас "влаги в течение теплого периода в освоенных почвах изменяется в пределах 117—230 мм (Кононенко, 1979):

' Третья глава — «Метеорологические условия, объекты изучения и методика исследований». •

• Метеорологические условия в годы проведения исследований (1974—1980 гг.) были различными. Сумма активных температур >10° за- вегетационный период (июнь—август) 1974, 1976, 1978, 1979 гг. колебалась в пределах 555—1050° при среднемноголетней 493°. Особенно неблагоприятными оказались 1975 и 1980 гг. с суммой активных температур 310 и 284° соответственно.

■ Вегетационные периоды в годы исследований отличались сравнительно малой суммой осадков (93—171 мм), за исключением 1976 т., когда этот показатель превышал среднюю многолетнюю (204 мм) на 19 мм. В 1978, 1979, 1980 гг. осадков было мало, но из-за низких температур воздуха и слабого испарения почвы были повышенно влажными, особенно в июне, что отрицательно повлияло на ход роста и развитие однолетних кормовых культур. •

Для изучения-пищевого режима и эффективности удобрений-на тундровых освоенных почвах автором были заложены на полях совхоза «Центральный» производственного объединения «Воркутауголь» (1974—1980 гг.) полевые, микрополевые (многофакторные) и вегетационно-полевые - опыты. Модельные и аналитические исследования проводились лично соискателем в лаборатории химии и физики почв Института биологии Коми филиала АН СССР.

' ■ Полевые опыты проводились на-новоосвоенных и староос-военных почвах. Агрохимические показатели И9ЧВ были следующими. Новоосвоенная почва (уч. 1,4)—рНсол. 4,1—4Д гумус 5,8%, азот общий 0,20—0,25% валовой фосфор 0,10%, валовой калий 2,1%, гидролизуемый азот 7—17 мг, подвижный фосфор (по Кирсанову) 3—11 мг, обменный калий (по Масло-вой) 10—18 мг/100 г почвы. Староосвоенная почва (уч. 2,3) — рНсоя. 5,0—5,7, гумус 3,3—3,8%, азот общий 0,14—0,19, валовой фосфор 0,20%, валовой калий 2,3%, гидролизуемый азот 7—13 мг, подвижный фосфор (по Кирсанову)' 13—29 мг, обменный калий (по Масловой) 10—17 мг/100 г почвы.

Опыт 1. Заложен в 1974 г. (уч. 1) и имеет следующую схему: 1) Контроль (без удобрений), 2) МэоРдоКэо, 3) М9оРэоК9о+ +известь (8 т/га)+навоз (80 т/га). Начиная с 1975 г., делянки опыта, кроме контрольной,'ежегодно удобрялись полным минеральным удобрением ИэоРэоКэо, лишь в 1978, 1980 гг. доза калия была снижена до 60 кг/га. Опыт 2 расположен на фрезерованном в 1973 г. лугу (уч. 2) по схеме: 1) контроль (без удобрений), 2) и^оРэоКэо, '3) М9оР9оК9о + известь (6 т/га). 4 •

В течение-1975—1978 гг. на делянки опыта, кроме контрольной, были внесены М90Р9оК9э, в 1979 г.— М^РзоКго, в 1980 г.— ^оРеоКзо. Повторность в опытах-1 и 2 четырехкратная, площадь делянок 100 кв. м., учетная площадь 50 кв. м. Опыт 3 размещен на пашне (уч. 4) и имеет схему: '1) контроль,

М^оРггоК^о- Площадь делянок 25 кв. м., учетная площадь 20 кв. м., повторность четырехкратная. Опыт 4 заложен на производственном участке«^ овса, ежегодно удобряемом ^12оР12оК12о- Подопытными культурами в опытах 1 и 2 были мятлик луговой, лисохвост луговой, в опытах 3 и 4 — овес на зеленый корм и силос. При составлении схем опытов за основу взяты дозы удобрений, рекомендованные нами для земледелия тундры." В стационарных опытах применялись следующие виды удобрений: органические — перепревший навоз, хранившийся в открытых буртах; известковые — цементная пыль, доломитовая мука; аммиачная селитра, гранулированный суперфосфат, калийная соль. В опытах по изучению действия простых видов азотных удобрений и сложных туков применялись аммиачная селитра, сульфат аммония, мочевина, нитрофоска и нитроаммофоска. Удобрения вносили на участки 1, 2, 3 вручную, на участок 4 с помощью РУМ-3. Почвенные пробы отбирали весной до внесения удобрений, летом (2—4 раза) и осенью после уборки урожая. Средний образец составлялся из 20 индивидуальных проб. Анализы почв и растений выполняли общепринятыми методами.

Для выяснения оптимального соотношения между • вносимыми N. Р, К под овес и травы в-1977—1980 гг. закладывались микрополевые (многофакторные) опыты на уч. 2, 4. Площадь делянок 1—4 кв. м. Схема опыта заимствована из методических указании, рекомендованных Э. Г. Гершевичем (1975) и.Э. Г. Гершевичем, В. М. Остроумовым (1979) для условий Забайкалья. Учет урожая в опытах проводили в сроки,•принятые для уборки кормовых, культур в тундровых совхозах: 'На многолетних травах — во "второй половине июля, на овсе —в конце августа — в начале сентября..Математическая, обработка результатов нолевых опытов проведена но А: В". Соколову (1975), микроиолевого (многофакторного)— на ЭВМ"«Мир-2» сотрудником Почвенного института им; В. В. Докучаева, А. С. Фридом.

В четвертой главе — «Режим основных элементов питания в поверхностно-глеевых суглинистых- почвах» — представлены данные по запасам азота, фосфора, калия в тундровых почвах, сезонной динамике и распределению подвижных форм (^гидр-> N—N—Гч'Оз, РгОз, КгО) в зависимости от удоб-ренности и состояния почвы. • • '

Азот. По нашим данным, запасы общего и гидролизуемого азота в тундровых почвах невелики. Так, в слое 0—90 см паш-

'ни й сеяного луга эти показатели равны 5,4—5,9 т/га и 362— 367 кг/га соответственно.

Характеризуя качественный, состав азотного фонда тундровых почв (табл. 1), можно отметить,.что 65—75% от общего содержания составляют негидролизуемые соединения и 12— 20%—трудногидролизуемые, слабо поддающиеся процессу разложения. Содержание минеральных форм (Ы—ЫН^+Н—N03) в тундровых почвах составляет всего 0,1—0,4% к общему азоту.

Таблица 1

Формы рзота в тундровых почвах (по Шконде-Королевой), слой-0—(0 см

Групповой мг/100 состав азота, г почвы

Угодье, участок Агрофон Общий азот, % минерального легкогидролизуемого трудноги-•дролн-зуемого негид- ролизуе- мого

Сеяный луг, уч. 2 Без удобрений 0.12 0.4 11.3 ' 14.9 89.4

Сеяный луг, уч. 2 (КРКЬо ' 0.13 0.4 13.8 :24.5 93.0

Поле овса, уч. 3 (.МРК)ш 0.16. 0,6 11.2. 22.2 123.5

Резервом для пополнения запаса; минеральных форм.азота в. почвах является фракция легкогидролизуемого азота, составляющая. 7— 12%.к общему азоту. По содержанию легкогидролизуемого азота (по Тюрину—'Кононовой) почвы характеризуются как хорошо обеспеченные (выше .4 мг на .100 г почвы). Но данные полевых опытов с удобрениями показывают, что растения хорошо отзываются на'внесение азотных удобрений. Это связано с тем, что в составе легкогидролизуемого азота.преобладают органические соединения (около 70%), которые в условиях неблагоприятного - гидротермнческого режи- . ма слабо минерализуются.

' Нами установлено, что динамика гидролизуемого азота-.ча-ло отличается по годам. На участке без-удобрений наблюдалось слабое'увеличение количества гидролизуемого азота ле- . том-и некоторое снижение осенью. На> удобренных вариантах азота содержалось больше, чем на контрольных (без удобрений). Накопление его происходило в летнее время, лишь в самом благоприятном 1977 г. отмечено летнее снижение,.по-ви-димому, за счет усиленного-потребления растениями минеральных форм азота.

Распределение гидролизуемого азота: по . профилю почвы показывает,.что в течение всего лета содержание в. слое 0— 6.

10 см остается наибольшим, с глубиной количество его уменьшается.

Содержание и динамика минеральных форм азота (М— ЫН4, N—М03) зависит от характера использования участка, обработки, удобренности и состояния метеорологических условий года. Особенностью минерального азота в тундровых освоенных почвах является значительное преобладание аммония над нитратами, что свидетельствует о.преимущественном развитии аммонификационных процессов по сравнению с нитрификацией. На неудобренных участках количество N—МН4 достигает 6—9 мг/кг, нитраты же обнаруживаются лишь в виде следов; только в 1977 г. N—^03 содержалось 1,3 мг/кг почвы. Удобрение почв аммиачной селитрой способствует увеличению количества как аммонийного азота, так и нитратного азота. В сравнительно прохладные вегетационные периоды ('1978, 1980 гг.) абсолютное содержание N—N1-14 достигало значительных величин — 23,8 (под травами), 29,1 мг/кг — в пахотной почве. В парующей удобренной почве количество минеральных форм азота увеличивается до 60—90 мг/кг почвы. Изучение динамики аммонийного азота в течение вегетационного сезона показало, что на неудобренных почвах обнаруживается летнее накопление, а на удобренных отмечалось снижение количества N—'МН4 от весны к лету и некоторое увеличение осенью, по-видимому, связанное с отсутствием потребления их растениями.

Содержание нитратного азота на удобренных почвах сеяного луга изменялось в разные годы в течение сезона неодинаково. В наиболее благоприятный 1977 г. наблюдалось снижение N—М03 летом и некоторое увеличение осенью. В остальные годы обнаруживался весенне-летний максимум, связанный, по-вндимому, с внесением удобрений. В неблагоприятный год под травами динамика N—Й03 оказалась невыраженной. В благоприятные годы в почве под овсом количество.нитратного азота составляло небольшую величину (5—6 мг/кг почвы), что связано с интенсивным потреблением их растениями. В менее благоприятные годы (1980 г.), наоборот, накопление N—N03 достигало 42 мг/кг почвы. Это можно объяснить тем, что растения ввиду низких температур воздуха и почвы не смогли сформировать полноценный урожай, и внесенные удобрения остались неиспользованными овсом. Поэтому в образцах, отобранных в июле—августе, обнаруживалось наибольшее содержание'нитратного азота, осенью же N—N03 исчез из пахотного слоя.

Миграция минерального азота за пределы пахотного слоя в основном происходит в нитратной форме. В удобренной парующей почве и в почве под овсом N—N03 обнаружен до 100 см (глубина разреза). •

Фосфор. Запасы общего фосфора и тундровых почвах в слое 0—90 см достигают 10,2—13,6 т на гектар. Минеральны» фосфор составляет около 40% ог валового его содержания и в основном представлен труднорастворимыми формами, прежде всего фосфатами, кальция типа фосфорита и апатита, меньше всего Са—Рг и Са—Р„ (табл..2) . :

Таблица 2

Формы фосфатов в тундровых освоенных почвах, Р305 мг/100 г почвы (по Гинзбург-Лебедевой); слой 0—10 см-

в том числе* Сумма минеральных .

Угодье, участок фосфатов

Валовая Щ ' ' ¿Г ' 1 гз и в С. 1 • п и о. < Ге-Р т и и 83 —. в* й ° С Ъ от валового

Сеяний луг, уч. 1 86.0 2.5 2.8 ■ 3.5 12.8 13.1 34.7 40.3

Поле овса, уч. 3 201.8 8.2 6.8 • 12.0 34.1 27 ° 88.3 43.8.

По мнению ряда авторов (Кук,' 1970, Янишевский, 1976, Чимитдоржиева, Т977, Елсаков, 1980 и др.) сезонная динамика подвижного фосфора обусловлена изменением влажности, реакции почвы, количества вносимых удобрений ц биологической особенностью культурных растений.

Изучение, сезонной динамики подвижного, фосфора (по Кирсанову) в тундровых освоенных почвах .показало, что четкого изменения в слое 0—10 см .не наблюдалось, можно лишь отметить'слабо выраженную тенденцию к летнему минимуму.

Поверхностное удобрение лугов фосфорными удобрениями значительно увеличивает содержание подвижного фосфора в' слое,0—;10 см. Фосфор, внесенный в чистый пар, в основном обнаруживается в верхнем слое, лишь незначительная часть проникает за пределы деситисантиметровой толщи, что согласуется с данными других* исследователей (Кук, 4970, Карпухин, Гасанов, 1976 и др.), -

Внесение суперфосфата увеличило содержание подвижного фосфора в новоосвоенной почве на 25,0%, в староосвоенной—-на 32,5%, фосфоритной муки соответственно 31 и-14%. Следо? вательно, применение фосфоритной муки на сильнокислых тундровых почвах предпочтительнее, чем суперфосфата..

Калий. Запасы общего калия в слое 0—90 см равняются: в пахотных .. почвах — 306,2 т/га, в почвах сеяного луга— 262,1 т/га. Количество обменного калия в освоенных почвах составляет 0,5—0,6% (1,3—1,8 т/га) от валового состава. Со-

держание различных форм калия в тундровых почвах представлено в табл. 3.

Количество водорастворимого калия в тундровых почвах невелико и составляет сотые доли процента (0,03—0,05), лишь в почве староосвоенного удобрявшегося участка (уч. 3) эта величина достигает 0,44% от валового его содержания. Обменная форма калия составляет 0,3—0,5% от валового количества. Большая часть калия в почве представлена необменной (по Пчелкину) формой, относительная величина ее равна 6-—14% от общего калия.

Таблица -3

Содержание форм калия в тундровых освоенных почвах, слой 0—10

Угодье, участок Формы КгО, мг на 100 г -почвы Валовой калий, %

Лгрофон ВОДНО-, раство-римий обмен-' 1Ш И , 3 \о 5 8 ^ Я К

Сеяный луг, уч. 1 Без удобр. 0.9 ; •6,5 ; 138.3' 2.18

Сеяный луг, уч. 1 (.ЧРКЬо 1.15 14.6 138.4 2.20

Поле овса, уч. 3 (МРКЬм 2.7 23.7 276.4 2.37

Изучение динамики КаО в освоенных почвах показало, что содержание обменного калия подвержено изменениям. В почвах сеяного луга количество калия уменьшалось летом, в период наиболее интенсивного потребления растениями калия и несколько увеличилось осенью. В почвах под овсом содержание калия повышалось после внесения калийных удобрений, уменьшение происходило летом, в период накопления надземной массы и несколько увеличилось осенью, в отсутствии растений.

В пятой главе — «Эффективность удобрений на однолетних культурах и многолетних травах»—рассмотрены вопросы применения удобрений на тундровых освоенных почвах.

В течение 1974—1980 гг. в полевых, микрополевых и веге-тационно-полевых. опытах на тундровых освоенных почвах изучалось действие удобрений на урожай кормовых культур.

Тундровые почвы малоплодородны, без внесения удобрений получать урожай культурных растений на них практически невозможно. Наибольшая эффективность присуща азотным удобрениям. Внесение фосфорно-калийных удобрений • без азотных на посевах кормовых культур дало незначительную прибавку урожая. На фоне азотных удобрений возрастает эф-

фект от фосфорных и калийных туков." Так, на слабоокульту-ренной новоосвоенной почве применение азотных удобрений • (^бо) увеличило урожай зеленой массы овса в 3 раза, а полного минерального удобрения (tNPK) в о раз. (табл. 4).

Т а бл и ца 4

Влияние удобрений на урожай зеленой массы овса" в 1977—1979 гг., ц/га

Взриант опыга 1977 г. 1978 г. 1979 г. ' Среднее

Контроль (без удобрений) 22.6 20.6 23.5 22 °

63.1 60.9 73.4 6Ü8

N6aP6a........... 84,1 84.0 93.2 87.1

РбоКы....... 28.3 25.8 31.4 28.5

112.9 98.3 117.3 109.5

N1í5P6)KM ..... 163.9 144.7 161.7 ' 156.8

N|«PmKno...... 167.8 148.9 166.1 160.9

ИцсРиоКцз+известь (8 т/га) — 163.4 ; 169.2 166.3

Ni2oPi2oKi!o+n3BecTb (8 т/га)+на-

воз (60 т/га). . . • . — . .169.0. ' 175.5 - 172.1

Р. .% . . .... . 4.9 4.5 5.1

т, ±ц/га ....... 4.5 4.6

Проведенные нами опыты показали, что наибольшую нуждаемость растения, испытывают в азоте. Это вызвано низким содержанием минеральных форм азота в почвах и очень слабой нитрификационной способностью почв. Прибавка от внесения азотных удобрений на тундровых освоенных почвах составляет 70% и более от прибавки по^РК.

Максимальный урожай (табл. 4, 5) получается при внесении минеральных удобрений (НРК)м-1гз на фоне навоза (60—80 т/га) и извести (8 т/га) .

Т а б л и ц а 5

' Влияние удобрений на урожай сена - сеяного луга в 1975—1980 гг., ц/га

и и U » С OJ CJ

Вариант опыта ' 1Л t— о г- 00 ■ СТ1 о г О й" о

о о ет ет <31 О. о. и

Контроль (без удобре-

• шш) 0.5 4.5 9.1 7.1 6.3 5.9 5.5

N»P»KM 5.3 17.9 31.6 28.4 21.8 19.7 20.8

ИмРвиКбо+известь

. (8 т/га) 6.5 18.7 34.6 29.3 23.4 22.3 22.5

. ЫмРмКм+известь (8 т/ ■

га)+навоз (80т/га) 7.7 25.4 37.2 31.8 26.7 24.1 25.5

Р. % 9.0 3.9 8.2. 4.0 66 7.3

Ш, ±:ц/га 0.4 0.6 2.3 1.0 1.3 1.3'

* Калия внесено 60 кг д. в, на Нга

JO

Особенностью внесения органических удобрении в условиях тундры является необходимость их заделки не глубже 10— 12 см, что вызывается холодностью почвы, слабой, биологической активностью и расположением основной массы корней растений в поверхностном слое. Внесение навоза рационально сочетать с минеральными удобрениями,.т. .к. минерализация органического вещества в условиях холодных почв происходит медленно и роль органических- удобрений не только в обеспечении растений питательными элементами, но и в улучшении физических свойств почвы и температурного.режима.

В формировании урожая на долю минеральных удобрений приходится 76%, навоза — 16% и извести —- 8%.'

Последействие минеральных удобрений на урожай кормовых растений незначительно, .на сеяных лугах — 0,8—1,2 ц/га сена (4,8—5,1 ,%), на овсе — 3,0—9,7 ц/га зеленой массы (2— 5%), т. е. прибавка в пределах ошибки опыта.

В условиях тундры на однолетних культурах различные формы азотных удобрений (Naa, Na, Nm) показали примерно одинаковое действие, лишь с незначительным преимуществом мочевины. Оплата I кг внесенного азота урожаем зеленой массы овса'Высокая и равна 102—106 кг. На многолетних травах аммиачная селитра и мочевина (в среднем за четыре года) дали одинаковую прибавку (133—135 ц/га зеленой массы). Несколько лучший эффект показал сульфат аммония (143 ц/га зеленой массы).

Наиболее эффективными из сложных удобрений на пашне оказались нитроаммофоска и нитрофоска, оплата 1 кг N зеленой массой овса равнялась 1'14—120 кг. На сеяных лугах эффективность сложных туков оказалась ниже, чем простых удобрений,, внесенных в равновеликой дозе. Изучение нами сроков внесения'азотных удобрений'в тундре показало, что действие осеннего внесения аммиачной селитры как отдельно, так и совместно с фосфорно-калийными туками проявляется несколько лучше, чем весеннего. В среднем за 1977—1979 гг. получено увеличение урожая по сравнению с весенним сроком на 7,7% (1,5 ц/га сена). Самую лучшую оплату урожаем имеет вариант с внесением одного азота осенью—17,2 кг и несколько меньшую — при весеннем сроке— 16,1 кг сена.

Одним из приемов эффективного использования минеральных удобрений является выбор оптимальных доз и соотношений между вносимыми элементами питания. По. данным многофакторных опытов нами установлено, что на новоосвоенных слабоокультуренных почвах необходимо вносить полное минеральное удобрение N90P90K90 (т. е. соотношение между N : : Р : Ю должно быть 1 : 1:1); на сравнительно хорошо обеспеченных фосфором и калием почвах, соотношение между N: Р : К может быть 1:0, 7 : 0,5, т. е. N90-120P60-&0K4S-M. На

1-1

окультуренных и расположенных вблизи хозяйственных центров почвах, имеющих среду, близкую к нейтральной, эффективно применение только одного азота 90—120 кг, а внесение фосфорно-калийных — через два-три года в дозах . 90— 120 кг/га.

Шестая глава —«Потребление питательных элементов кормовыми растениями».

В целях изучения влияния удобрений на химический состав растений и вынос питательных элементов с урожаем нами определено содержание азота и зольных элементов в культивируемых злаках (мятлик луговой, лисохвост луговой, овес на зеленый корм). Удобрения весьма сильно влияют на химический состав надземной и подземной частей кормовых растений, увеличивая в них содержание азота, фосфора, калия, кальция. Одновременно отмечено снижение концентрации кремния, железа и алюминия. Содержание железа и алюминия в корнях значительно превышает таковое в надземной части; азота, фосфора и калия, а также и хлора — наоборот, в корнях меньше, чем в надземной части.

На холодных тундровых прчвах с низким естественным плодородием поступление элементов питания затруднено. Вне-

Таблица 6 Вынос N. Рг05 и КаО с урожаем кормовых культур / кг/га \ 1кг/10 ц сена^

Вариант опыта

Урожай, ц/га

N

РгОз

КгО

Мятлнково-лисохвостная смесь (1980 г.)

Без удобрений

МюР«Ки

№боР«оКзэ+ из весть Без удобрений

(ЯРК)т 1 .....

(ЫРК)ио+известь (МРК) ш+извсхть+навоз 12 ,

V 5.9 6.7 2.4 11.1

• 11.4 4.0 18.8

24.6 47.2 15.2 53.6

19.2 6.2 21.8

27.3 65.0 21.8 61.4

• 23.8 8.0 22.5

Овес (1979 г.)

5.4 \ ' 8.5 2.0 10.4

• 15.7 3.7 19.2

33.8 86.2 17.6 82.1

■ 25.5 5.2 24.3

34.5 92.8 26.6 92.5

26.9 7.7 26.8

35.8 99.2 33.3 97.7

27.7 9.3 27.3

сенные азотно-фосфорно-калийные удобрения, улучшив питание растений, обуславливают значительное поступление азота, фосфора и калия, повышают урожаи и его качество, соответственно увеличивая вынос питательных веществ (табл. 6). Установлено, что из элементов питания мало выносится кормовыми растениями фосфора вследствие трудной доступности его из почвы и слабого' использования из удобрений. Вынос питательных веществ 10 ц надземной массы кормовых культур ,(сена) при внесении NPK составил: мятликово-лисохвостной смесью N — 19,2 кг,. Р20'3—6,2 кг, КгО —21,8 кг; овсом N — 25,5 кг, Р2О5—5,2 кг, КгО—24,3 кг. В целом по данным полевых; опытов за 1974—1980 гг. можно отметить, что около 2/3 внесенного азота и калия на овсе и до 90—98% на многолетних травах выносятся с урожаем; фосфор используется в среднем на 21%, большая часть остается в почве. Известкование и применение навоза несколько увеличивает (23—29%) коэффициент использования фосфора. По-видимому, ежегодное применение высоких доз фосфорных удобрений (90—120 кг/га) на освоенных почвах нецелесообразно. Необходимо с учетом выноса с растениями и перевода некоторой части свежевнесенно-го фосфора в трудноусвояемую форму вносить его в почву в дозах 45—60 кг/га.

На слабоокультуреиных новоосвоенных тундровых почвах необходимо внесение повышенных доз полного минерального удобрения (NPK)»_i;o . органического (80—'100_т/га) и.извести (6—8 т/га).

Выводы

1. Сплошное распространение в тундре вечной мерзлоты, наличие приповерхностного тиксотропного слоя, неблагоприятные водно-воздушные, тепловые свойства и низкое содержание элементов питания являются основными особенностями почв района-исследований. Суровость климата (холодная и влажная весна, прохладное и короткое лето, частые весенние возвраты холодов и раннее наступление, заморозков) тормозит рост.и развитие сельскохозяйственных культур, а также способствует снижению использования элементов питания кормовыми растениями из почвенных запасов и вносимых удобре-кий..

2. Основным приемом регулирования эффективного плодородия тундровых освоенных почв является применение удобрений. На слабоокультуреиных почвах выявлено важное зна. чение всех основных элементов питания: N, Р, К, Са. Минеральные туки (¡N, Р, К) , внесенные из расчета 90—120 кг/га д. в., особенно в сочетании с навозом и известью увеличивают урожай многолетних трав до 25—30 ц/га сена, овса — до 150—160 ц/га зеленой массы, т. е. в 3—5 раз по сравнению с

■неудобренно» почвой. В формировании урожая кормовых культур на долю минеральных удобрений приходится более 70%. Основным лимитирующим элементом в питании растений является азот.

' 3. Лзот в тундровых освоенных поверхностно-глеевых суглинистых почвах представлен в основном органическими соединениями, минеральные формы составляют лишь 0,3—0,4% к общему содержанию азота. В составе азотного фонда преобладает. негидролизуемая фракция (более 70%). на долю труд-ногидролизуемых соединений падает 14—18% от валового состава. Характерно постоянное преобладание аммонийного азота над нитратным. Содерж аниеу форм азота (Мгидр., Ы—N1-14, N—ГчЮз) подвержено сезонной динамике, зависящей от погодных условий, характера угодий и удобренности почв. Динамика гидролизуемого азота мало отличается по годам. На удобренной почве отмечается слабое увеличение его содержания летом и некоторое снижение осенью. Внесение удобрений увеличивает содержание аммония весной и по мере потребления количество его снижается летом, в отсутствие растений несколько увеличивается осенью. Нитраты большей частью обнаруживаются весной и летом .после внесения удобрений, осенью их содержание снижается.

4. Минеральный фосфор в пахотном слое представлен труднорастворимымн.формами (Ре—Р и Са—Р,:1), а сумма наиболее доступных растениям' фракций (Са—Р, и Са—Р„) составляет 12—16% от минеральных фосфатов. Динамика подвижного фосфора в освоенных почвах выражена нечетко. Отмечена лишь слабая тенденция к уменьшению количества фосфора летом и некоторое увеличение осенью. Применение фосфоритной муки на сильнокислых тундровых почвах экономически и агротехнически предпочтительнее, чем суперфосфата.

5. В тундровых почвах основная часть калия сосредоточена в необменной форме. Динамика обменного калия выражена более четко, чем фосфора; наблюдалось уменьшение количества калия летом, в период наиболее интенсивного потребления растениями и некоторое увеличение осенью, в отсутствии растений. Окультуривание почвы, выражающееся в основном в систематическом удобрении, сопровождается увеличением всех форм калия, но в большей степени возрастает необменная форма калия.

6. На холодных тундровых почвах с низким естественным плодородием поступление элементов питания затруднено. Внесение азотно-фосфорно-калийных удобрений улучшает питание растений, обуславливает значительное поступление азота, фосфора и калия, повышает урожай и его качество, соответственно увеличивая вынос питательных веществ. Установлено, что

из элементов.питания мало выносится кормовыми растениями фосфор вследствие трудной доступности его из почвы и слабого использования из удобрений. Вынос-питательных веществ 10 ц надземной массы кормовых культур (сена) при внесении NPK составил: мятликово-лисохвостной смесью N—'19,2 кг, Р205—6,2 кг, К20—21,8 кг; овсом N—25,5 кг, Р205—5,2 кг, К20—24,3 кг.

7. Установлено, что на староосвоенных почвах, хорошо обеспеченных фосфором, калием и имеющих реакцию, близкую к нейтральной, необходимо ежегодное внесение азотного удобрения (N90-1:0) , а фосфорно-калийные достаточно вносить один раз в два-три года.

8. Из форм азотных.удобрений, испытанных на посевах кормовых культур, лучший эффект показали: мочевина в посевах овса и сульфат аммония — на сеяных лугах. Последействие как сложных удобрений, так и простых азотных туков незначительно, что вызывает необходимость их ежегодного внесения. .

9. Осеннее внесение минеральных удобрений- (N, Р, К) на сеяных лугах по эффективности не уступает весеннему.

10. При правильном рациональном применении-удобрений с учетом специфических свойств почвы, погодно-климатичес-ких условий тундры, особенностей возделывания кормовых ра-. стений имеются все возможности создания местной кормовой базы для животноводства.

РЕКОМЕНДАЦИИ ПРОИЗВОДСТВУ

На основании, полученных данных по изучению -режима: элементов питания,- а также эффективности, удобрений в условиях тундры рекомендовано производству: . 1. На слабоокультуренкых и-новоосвоенных почвах для получения урожая кормовых растений (овса— 150—180 ц/га зеленой массы, сена сеяного луга — 25—30 ц/га) ежегодное внесение полного минерального удобрения (NPK) 90—120; органических— 60—80 т/га, извести — 6—8 т/га — один раз в 5— 6 лет.

2- На староосвоенных почвах, хорошо обеспеченных фосфором, калием и имеющих реакцию почвы, близкую к нейтральной, ежегодное-внесение одних азотных удобрений (Nm-ijo), фосфорно-калнйные удобрения вносить один раз в два-три года.

3. На.сеяных лугах практиковать осеннее внесение минеральных удобрений, по эффективности не уступающее весеннему и по агротехнике более удобное.

4. Наряду с суперфосфатом можно использовать фосфоритную муку, что обеспечивает даже лучший эффект,.чем применение.суперфосфатам равновеликих дозах.

СПИСОК РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПОТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ:

1. Антонов Н. А. Минеральные формы азота в освоенных почвах тундры. В сб.: Биологические исследования на северо-востоке Европейской части СССР, Сыктывкар, 1975, с. 9—'12.

2. Арчегова И. Б., Антонов Н. А. Изменение . содержания питательных элементов ^РК), гумуса и его составатход влиянием рекультивации в почве многолетнего сеяного луга и восточно-европейской тундре. В сб.: Почвенный криогенез и мелиорация мерзлотных и холодных почв. Изд-во .«Наука», М., 1975, с. 305—307.

. 3. Антонов Н. А., Поповцева А. А. Групповой состав фосфатов в освоенных тундровых почвах. В сб.: Генетические особенности и плодородие таежных и тундровых почв, Сыктывкар, 1976, с. 74—78.

4. Ополовнин П. И., Арчегова И. Б., Антонов Н. А. Освоение тундровых земель. Земледелие, № 8, 1976, с. 38—40.,

5. Антонов Н. А.. Удобрения в земледелии тундры. Земледелие, № 12, 1978, с. 64—66.

6. Хантимер И. С., Антонов Н. А.,-и др. Сеяные луга в тундре. Серия препринтов «Научные доклады», Сыктывкар, 1979, 43 с.

7. Антонов Н. А. Фрезерование — эффективный способ освоения тундровых земель. Проспект'ВДСХ-Коми АССР, Сыктывкар, '1979, 5 с.

8. Антонов Н. А. Эффективность удобрений на тундровых почвах. Проспект ВДСХ. Коми АССР, 1979, 3 с.

9. Антонов Н. А. Условия питания растений как один из факторов развития агрофитоценоза. В кн.: Биогеоценологиче-ские исследования на сеяных лугах в восточно-европейской тундре. Изд-во «Наука», Л., 1979, с. 145—152.

10. Антонов Н. А. Биопродуктивность кормовых растений в восточно-европейской тундре. В кн.: Биологическая продуктивность почв и ее увеличение в интересах народного хозяйства, Изд-во МГУ, 1979, с. 10—11.

11. Антонов Н. А., Кононенко А. В., Цыпанова А. Н. Особенности температурного режима, окислительно-восстановительных процессов и эффективность удобрений на почвах южной тундры. Тезисы докладов к Всесоюзной конференции «Прогноз изменения криогенных почв под влиянием хозяйственного освоения территорий», Пущино, 1981, с. 117—118.

12. Антонов Н. А. Тундровому земледелию — научную основу. Сельское хозяйство. Нечерноземья, № 1, 1981, с. 28—29.

13. Хантимер И. С:, Антонов Н. А. и др. Продуктивность тундровых агрофитоценозов. Материалы 9 Симпозиума «Биологические проблемы Севера», часть 1. Сыктывкар, 1981,-с. 8.

14. Антонов Н. А., Фрнд А. С. Изучение эффективности применения минеральных удобрений в полевом многофакторном опыте в условиях воркутинской тундры. Материалы 9 Симпозиума «Биологические проблемы Севера (тезисы докладов), часть 1. Сыктывкар, 1981, с. 268.

15. Антонов Н. А. Влияние удобрений на урожайность и качество кормовых культур в условиях воркутинской тундры. В. сб.: Научные основы кормопроизводства на Севере. Сыктывкар, 1981. с. 20—28.

Л 91956 26/IV—83 г. Объем 1'Л п. л. Заказ 940. Тираж 100

Типография Московской с.-х. академии им. К. А. Тимирязева 127550, Москва И-550, Тимирязевская ул., 44