Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

РОЛЬ РАЗЛИЧНЫХ ИСТОЧНИКОВ ФОСФОРА В ПИТАНИИ РАСТЕНИЙ НА ДЕРНОВО-ПОДЗОЛИСТЫХ ПОЧВАХ

ВАК РФ 06.01.03, Агропочвоведение и агрофизика

Автореферат диссертации по теме "РОЛЬ РАЗЛИЧНЫХ ИСТОЧНИКОВ ФОСФОРА В ПИТАНИИ РАСТЕНИЙ НА ДЕРНОВО-ПОДЗОЛИСТЫХ ПОЧВАХ"

МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА СССР

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

—.£ £> у*££ • На правах рукописи

ЧЕРНИКОВА Ирина Львовна

РОЛЬ РАЗЛИЧНЫХ ИСТОЧНИКОВ ФОСФОРА В ПИТАНИИ РАСТЕНИЙ НА ДЕРНОВО-ПОДЗОЛИСТЫХ ПОЧВАХ

(Специальность 06.01.03 — почвоведение)

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

МОСКВА—1981

У(36ААА£АА1/ "__

Работа выполнена'на кафедрах почвоведения и прикладной атомной физики и радиохимии Московской сельскохозяйственной академии им. К. А. Тимирязева.

Научный руководитель — доктор биологических наук, профессор Фокин А. Д.

Официальные оппоненты: доктор биологических наук, старший, научный сотрудник Левин Ф. И. и кандидат сельскохозяйственных наук Чуприков Ю. К.

Ведущее предприятие— Почвенный институт им. В. В. Докучаева. ,

Защита диссертации состоится « ИУ По1и^1981 г.'

в «л%» ч на заседании Специализированного совета K-120.3b.01 в Московской сельскохозяйственной академии им. К. А. Тимирязева.

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

С диссертацией.;;*: а ЦНБ ТСХА.

Автореферат разог - ^ ¡£1и]л . 1981 г.

Ученый секрет..-!-*;--'- -._. СпециализироизннбгоЛсовета кандидат сельскохозяйственных

доцент ' **. А. Гончарова

ВВЕДЕНИЕ

Проблема фосфора в почвоведении, агрохимии, земледелии и экологии издавна привлекает пристальное внимание исследователей. Многочисленные работы, выполненные в нашей стране и за рубежом, дают относительно законченное представление о состоянии фосфора в почвах, растениях и микроорганизмах, о его доступности для растений, о потребности отдельных культур и т. д.

Однако проблема фосфора продолжает оставаться актуальной. Актуальность обусловлена недостаточным для получения высоких урожаев уровнем обеспеченности фосфором большинства почв, ограниченностью сырьевых ресурсов для производства фосфорных удобрений и крайне низкими значениями коэффициентов использования фосфора из минеральных удобрений. В связи с этим любые исследования, направленные на поиск путей увеличения эффективности использования минеральных удобрений приобретают важнейшее народнохозяйственное значение.

В данной работе предлагается путь повышения эффективности использования фосфорных удобрений, идея которого заимствована из наблюдений фосфорного питания в естественных ценозах на почвах подзолистого типа. Эти наблюдения показали, что минеральное питание в естественных условиях происходит практически без потерь за счет сбалансированного круговорота и полного повторного использования элементов из органических остатков предыдущих лет.

Совершенно иначе складывается баланс элементов минерального питания в сельскохозяйственных ценозах, для которых характерно необратимое отчуждение с урожаем значительных количеств элементов питания. Компенсация потерь за счет внесения минеральных удобрений происходит с гораздо меньшей эффективностью, чем в природных ценозах.

В связи с вышеизложенным целью наших исследований явилось изучение роли отдельных источников фосфора (фосфатов почвы, включая и труднорастворимые, минеральных удобрений, растительных остатков многолетних трав) в питании

ЙДВМИ — ы' .....'—и "« т

;• \; .- -т и.-.-

различных сельскохозяйственных культур в некоторых звеньях севооборота и поиск на этой основе путей оптимизации фосфатного питания растений в условиях почв подзолистого типа разного механического состава.

В задачи исследований входило:

1. Сравнить использование фосфора растениями ячменя и озимой пшеницы из суперфосфата, растительных остатков и фосфатов почвы.

2. Установить коэффициенты использования фосфора из суперфосфата и растительных остатков многолетних трав методом радиоактивных индикаторов для некоторых сельскохозяйственных культур (озимой ржи, озимой пшеницы, ячменя, картофеля, кормовой свеклы, многолетних трав и 1 и 2-го гг. пользования).

1?. Изучить влияние ботанического состава и состояния растительных остатков (свежие, замороженные, сухие) на использование фосфора, находящегося в них, растениями ячменя.

4. Изучить доступность свежеосажденных труднорастворимых фосфатов кальция, алюминия и железа растениям ячменя и установить влияние растительных остатков на мобилизацию этих форм фосфорных соединений.

5. На основе полученных экспериментальных данных выполнить балансовые расчеты по поступлению фосфора из минеральных удобрений и растительных остатков при частичном перемещении фосфорных удобрений в звене севооборота: многолетние травы 1-го г. — многолетние травы 2-го г. — озимые культуры.

Научная новизна исследований. Установлены высокие коэффициенты использования фосфора из растительных остатков многолетних трав озимыми культурами.

Выявлена повышенная способность многолетних трав использовать фосфор поверхностно внесенного суперфосфата и на этой основе предложен прием повышения коэффициента использования фосфора минеральных фосфорных удобрений в севообороте за счет частичного перемещения фосфорных удобрений под культуры с максимальным коэффициентом использования фосфора.

Практическая ценность и реализация полученных результа-тов.Полученные результаты исследований позволили рекомендовать на окультуренных дерново-подзолистых почвах частичное перераспределение в севообороте и смещение минеральных фосфорных удобрений под многолетние травы за счет уменьшения доли фосфора в основных удобрениях, вносимых под озимые культуры, идущие по пласту многолетних трав. Рекомендуемое мероприятие позволит повысить коэффициент использования фосфора суперфосфата (с учетом последействия) в звене севооборота: многолетние травы 1-го г.—много-

летние травы 2-го г.—озимые культуры. Это даст возможность в благоприятных условиях получить дополнительное количество сена многолетних трав и растительных остатков, которые послужат дополнительным источником доступного фосфора "для последующих культур. Кроме того, гумификация этих растительных остатков улучшит гумусовый режим дерново-подзолистых почв.

Апробация работы. Материалы диссертации докладывались на Всесоюзной конференции «Мелиорация, использование и охрана почв Нечерноземной зоны» в декабре 1980 г. в МГУ и опубликованы в 3 статьях.

Объем работы. Диссертация изложена на 173 страницах машинописного текста, включая 6 рисунков и 35 таблиц. Список использованной литературы включает 291 наименование, в том числе 58 иностранных работ.

Объекты и методика проведения исследований.

В связи с поставленной целью и задачами исследований нами проводились в 1977—1980 гг. вегетационные и полевые опыты на микроделянках размером 50X50 см для зерновых и 100x50 см для пропашных культур на дерново-подзолистых почвах разного механического состава в 4-х районах Московской области.

Годы Районы Почва Культуры

1977 Химкинский д/п суглинистая оз. пшеница

Талдомский » песчано-супесч. мн. травы 11 г польз.

1978 Талдомский д/п песч.-супесч. оз. рожь, картофель

Раменскнй » тяжелосуглин. оз. пшеница, картофель

мн. травы, корм, свекла

1979 » » » суглинистая ячмень

Подольский д/п суглинист. мн. травы I и II гг.

В 1980 г. проводились только вегетационные опыты. За период исследований проведено 6 вегетационных опытов с растениями ячменя в условиях песчаных и почвенных культур в сосудах емкостью от 0,5 до 3 кг. Повторность полевых и вегетационных опытов 3—4-кратная. В опытах использовались типичные дерново-подзолистые почвы. Все исследования с различными источниками ф32осфора проведены с использованием фосфора, меченного Р 2. Приготовление меченого суперфосфата проводилось согласно методике Борисовой и др. (1963). Подготовка меченых растительных остатков велась следующим образом: растения предварительно высаживали в сосуд с водой, с введенным туда КаИ2Р3204 с ничтожным количеством носителя. После 10—15-дневной экспозиции корни

растении промывали водой, измельчали и использовали в опытах. При приготовлении труднорастворимых фосфатов Л1, Fe, Са использовали методику Лскиназн, Хейфец (1938) с предварительным введением метки в исходный фосфат, используемый в дальнейшем для получения фосфорного соединения.

Для исследования почвенных и растительных образцов использовались общепринятые методики. Все определения фосфора проведены на фогоколориметре ФЭК М-57, радиометрические в основном на радиометре РПС-08 со счетчиком Т-25 БФЛ и частично на жидкостном сцинтилляционном радиометре Марк 11 фирмы «Серл». Проведена математическая обработка данных опытов по Б. Л. Доспехову (1965).

При использовании меченых фосфатов и растительных остатков применялась следующая техника внесения: с поверхности почвы снимался пласт заданной мощности вместе с растениями, удобрения вносили на место вынутого пласта и перемешивали с почвой в соответствии с заданным в условиях опыта распределением. После этого слой почвы вместе с растениями возвращался на место. Под мн. травы внесение суперфосфата осуществлялось поверхностно, под пропашные культуры— непосредственно при посадке.

Метеорологические условия в период проведения исследований были в основном благоприятными для роста и развития растений, данные Г и осадков 1977—1978 гг. соответствовали средним многолетним, а период активной вегетации полевых культур 1979 г. характеризовался жаркой сухой погодой первой половины (май, нюнь), прохладной и влажной — во второй половине вегетации.

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ

1. Сравнительное изучение доступности для растений фосфора

почвы, минеральных удобрений и растительных остатков

Исследование минерального питания растений в естественных лесных ценозах на почвах подзолистого типа показали исключительную роль растительных остатков в питании растений зольными элементами. Например, использование фосфора древесными растениями только из опада предыдущего года составляло 27—30%, а общее усвоение фосфора из биоорганических остатков не менее, чем на 95%.

В условиях вегетационного опыта (1) на тяжелосуглинистой почве сравнивалось поступление фосфора из 3 источников при их «совместном присутствии» в почве: подвижного фосфора почвы, фосфора растительных остатков и суперфосфата. Эти источники были количественно выровнены по содержанию фосфора (4,2 мг Р2О5/100 г) и различия состояли лишь в том, что в каждом из вариантов был помечен фосфат одного 4

из источников. Полученные результаты свидетельствуют о преимущественном поступлении фосфора суперфосфата в начальный период развития растений. С течением времени относительное участие Р205 минеральных удобрений в формировании биомассы ослабевает; участие органических остатков возрастает. Использование фосфатов почвы на протяжении вегетации приблизительно стабильно. Опыты, проведенные в нолевых условиях на дерново-подзолистых суглинистых почвах с оз. пшеницей, подтвердили данные вегетационного опыта. Общий коэффициент использования фосфора, оцененный различными способами, составил за 80 суток вегетации для растительных остатков 29,0 и 36,5%, для минеральных удобрений 9,5 и 12,5% (рис. 1). Преимущество растительных остатков как источника фосфора перед минеральными удобрениями связано, по-видимому, с меньшей величиной, сорбционного закрепления фосфора органических остатков минеральными компонентами почвы, в частности Fe и Л1. Причины меньшей сорбции фосфора органических остатков могут быть различны. Во-первых, многочисленные минерально-органические соединения фосфора (фитин, лецитин, сахарофосфаты, нуклеиновые кислоты и др.) значительно менее энергично сорбируются минеральными компонентами почвы, чем минеральные ортофосфаты. Во-вторых, локализация фосфора с органическим веществом способствует тому, что различные компоненты разлагающихся растительных остатков типа кислот жирного ряда, амино- и оксикислот могут локально блокировать поливалентные катионы (Fe, Fe, А1, Са и т. д.) за счет комнлексообразопания и, таким образом, препятствовать образованию труднорастворимых осадков фосфатов. Кроме того, значительное влияние оказывает вид растительных остатков и подготовка их перед внесением.

Исследования, проведенные в вегетационном опыте (2) с растительными остатками различного приготовления (свежие, сухие, замороженные) выявляют преимущественное поступление фосфора в растения ячменя в том случае, когда они использовались в свежем и замороженном состоянии. Фосфор сухих растительных остатков использовался аналогично суперфосфату. Коэфицненты использования фосфора замороженных растительных остатков составили 40, сухих— 10, суперфосфата 8%.

2. Изучение использования фосфора из минеральных удобрений и растительных остатков некоторыми сельскохозяйственными культурами на дерново-подзолистых почвах разного механического состава

В полевых опытах использовали суперфосфат из расчета 60 кг/га Р2О5 и растительные остатки мн. трав в количестве 100 ц/га, что соответствует дозе 30 кг/га РгОз (при содержа-

нии в них 0,3% РгОз). Различные дозы фосфора объясняются неравноценностью их как удобрений, которую мы выявили в предыдущих вегетационных и нолевых опытах и, кроме того, это количество растительных остатков в большей мере соответствует естественному поступлению их в полевых производственных условиях. Все культуры росли до стадии созревания. Растительные остатки трав, внесенные в почву в качестве источника фосфора, оказались значительно эффективнее фосфо-

Таблица 1

Использование фосфора суперфосфата сельскохозяйственными культурами на дерново-подзолистых почвах

Почвы, культура

Органы растений

Сухая мзсса, г/м*

Т/сугл., оз. пшеница Зерно+ солома корни всего 305 + 405 324 1034 2640 810 3450 540 360 900 20,5 44.4 26,0 9,0 6,0 15,0

Песчано-су-песч., оз. рожь Зерно+ солома корни всего 360+414 486 1260 3708 1215 4923 510 396 906 13,8 32,5 18,4 8.5 6.6 15,1

Суглин., ячмень Зерно+ солома корни всего 300+227 342 869 3568 1026 4594 732 192 924 20,5 18,7 20,1 12 2 З.'И 15,4

Песчано-супесч., картофель Ботва Клубни Корни Всего 134 450 65 649 559 2045 228 2832 246 798 78 1122 44,0 39,0 34,2 39,6 4,1 13,3 1.3 18,7

Т/сугл., картофель Ботва + сорняки Клубни Корни Всего 289 688 100 1077 1204 3127 350 4681 360 780 132 1272 29,9 24,9 37.7 07 о 6,0 13,0 2,2 21 2

Т/сугл., кормовая спекла Ботва + корнеплоды 1012 4217 4278 30,3 Н,3

Поступило Рг05 удобрений

і 8 04 £3 I

■в-о

¡3 с. о Й о Ыс-в-

Примечание. Сухая масса — среднее из 3-х повторностей; общее содержание Р20 5 рассчитано по данным литературных источников; в последней графе—вынос по фосфору дан для зерна и соломы зерновых и клубней для пропашных культур.

Cf/vx/f 20 W SO 60 ЮО

Рис»! Айнзм;тка поступления Аос;с;з в рэстек.п, озкаог. псеницы яз растительных

остатков, клевера Ар]0о) орг. г. суперфосфата (РА.ОАуд.К-коэЭДициенти использования различных 1ори Р|Оцененные раэныии спосооам;:.

ра суперфосфата, о чем свидетельствуют не только урожайные данные, но и коэффициенты использования (табл. 1, 2). Коэф-

Таблица 2

Использование фосфора растительных остатков сельскохозяйственными культурами на дерново-подзолистых почвах

Почвы, культура Органы растений Сухая масса, г/м2 о в-д, О ?{ С. Поступило Р205 из растительных остатков о . с: сх ю о с ¿па (- о га о "Р* о 5-е-м -лк 3 - ГЗ о А О Н 0 о3. 1 <Б* J « Ь1 9, У а. сО О Й 3 38 И в

Т/сугл., оз. пшеница Зерно+ солома Корни Всего 350 + 400 304 1054 2900 760 3660 579 261 840 20,0 34,3 22,9 19,3 8,7 28,0

Песч.-суп., оз. рожь Зерио+ солома Корни Всего 4124-390 532 1334 4076 1330 5406 690 348 1038 16,9 26,2 19,2 23,0 11,6 34,6

Сугл., ячмень Зерном- соло м а Корни Всего 310+242 280 832 3705 840 4545 387 150 537 10,4 17,9 11,8 12,9 5,0 17,9

Песч.-суп., картофель Ботва Клубни Корни Всего 225 435 76 736 938 1977 266 3181 249 549 135 933 26,5 27,8 50,7 29,3 8,3 18,3 4,5 31,1

Т/сугл., картофель Ботва + сорняки Клубни Корни Всего 310 705 80 1095 1295 3205 280 4780 201 318 36 555 15,6 9,9 12,9 11,6 6,7 10,6 1,2 18,5

Т/сугл., кормовая свекла Ботва+ корнеплоды 1070 4459 660 14,8 22,0

фициенты использования фосфора растительных остатков составили для оз. пшеницы 28%, для оз. ржи 35%, для суперфосфата 15,0 и 15,1% соответственно. Высокой степени использования фосфора растительных остатков оз. рожью способствовал, кроме вышеперечисленных причин, и механический состав песчано-супесчаных почв, благоприятствующий

созданию хороших условий для быстрой минерализации. В растения оз. культур поступило равное количество фосфора из исследуемых источников, несмотря на разные дозы фосфора, и по выносу фосфора сравниваемые варианты незначительно отличались друг от друга. Проведенные исследования показали, что озимые культуры накопили значительную общую биомассу как в варианте с суперфосфатом (1), так и с растительными остатками (II). Урожайность зерна оз. ржи составила ,360 г/м2 в I варианте и 412 г/м2 во II варианте; оз. пшеницы 305 и 350 г/м2 соответственно.

Растительные остатки для ячменя как источники фосфора оказались менее эффективными, чем для оз. культур. Ячмень достиг одинаковой урожайности в сравниваемых вариантах — 300—310 г/м2, и коэффициенты использования фосфора составили 15% в I варианте и 18% во П. Менее высокий коэффициент использования фосфора растительных остатков растениями ячменя объясняется высоким содержанием подвижных форм Рг05 в этой почве и коротким вегетационным периодом.

Наши исследования с картофелем на почвах супесчаных по безнавозному фону и тяжелосуглинистых по фону навоза выявили особенности фосфорного питания этой культуры в зависимости от почвы п фона. Коэффициенты использования фосфора суперфосфата на легких почвах были значительно ниже (19%) по сравнению с коэффициентами использования фосфора растительных остатков (31%), а на тяжелых почвах эти показатели незначительно отличались друг от друга и составили 21 и 19% соответственно. Более высокий вынос отмечается у картофеля по фону навоза — 30—32 кг/га на обоих вариантах опыта. Доля фосфора исследуемых источников в растениях картофеля на супесчаной почве значительно выше, чем на тяжелосуглинистой, характеризующейся повышенным содержанием подвижных форм фосфатов, послуживших главным источником фосфора в питании растений на этой почве. Фосфор растительных остатков для картофеля на легких почвах, как и следовало ожидать, оказался весьма эффективным.

В опытах с кормовой свеклой не выявлено принципиальной разницы в питании растений фосфором. Получены высокие урожаи корнеплодов: 843 в варианте, где использовался суперфосфат при коэффициенте использования 21% и 892 ц/га в варианте с растительными остатками при коэффициенте использования фосфора 22%. Растения кормовой свеклы содержали значительное количество фосфора на обоих вариантах опыта, но доля фосфора суперфосфата все же была выше почти в 2 раза по сравнению с фосфором растительных остатков.

Исследования питания фосфором многолетних трав велись в течение 3 лет в условиях полевых опытов на дерново-подзолистых почвах разного механического состава (табл. 3).

8

Таблица 3

Использование фосфора суперфосфата многолетними травами

Почва, год проведения

Культура Вариант

Дерново-подзо- Клевер крас-листая песчано ный 2 г. супесчаная, 1977 пользования

Дернозо-подзо-листая тяжелосуглинистая, 1978

Дерново-подзо- Клеверо-ти-листая средне- мофесчная суглинистая, 1979

смесь 1 г. пользования

Клеверо-ти-мофеечная смесь 2 г. пользования

РгсКго

Р6зК;0

РЗоКго ВееоКбо

РйеКео РиКао РвоКв, Р«КИ

Ч

М

05 59

93 81

54 66 5! 78 54 81

58 54 58 57 64 60

с га "

Э о

осд * в 1 ?

Распределение Р удобр. между

ш

50,0 71,1 —

34,9 20,6 32,2 67,8

30,5 17,7 76,4 23,6

31,0 30,2 70,4 29,6

32,5 — 79,7 20.3

25,5 19.2 37,3 62,7

25,6 36,6 37,9 62,1

28,8 41,1 45,1 54,9

о

Многолетние травы вовлекают в биологический круговорот большое количество элементов питания, в том числе и фосфора, но сравнению с другими культурами обогащают почну органическим веществом и способствуют улучшению агрофизических свойств почны. Растительные остатки многолетних трав, поступающие в почву, служат источником более доступных форм фосфора для последующих культур, чем почвенные фосфаты и трансформированные фосфаты удобрений.

В наших опытах наиболее интенсивно использовали фосфор поверхностно внесенного суперфосфата клевер красный II г. пользования на песчано-супесчаной и тяжелосуглинистой почве, где коэффициенты использования фосфора составили 50 и 35°/о соответственно. Коэффициенты использования фосфора клеверо-тимофеечной смесью I и II гг. были несколько ниже, но

не опускались ниже 25%. Эффективное использование фосфора минеральных удобрений травами на супесчаной почве объясняется следующими причинами: меньшей величиной сорбннон-ного закрепления в связи с незначительным количеством полу-тораокисей Fe и Л1, обедненностыо илистой фракцией и благоприятными погодными условиями. Пониженное усвоение фосфора суперфосфата клеверо-тимофеечной смесью но сравнению с чистой культурой клевера красного связано, по-видимому, с крайне засушливыми условиями начального периода вегетации трап и наличием злакового компонента, обладающего меньшей способностью усваивать фосфор поверхностно внесенного суперфосфата. Травы во всех опытах накопили значительную биомассу, урожайность сена даже в неблагоприятном 1979 г. составила у трав I г. в варианте РзоКзо—54,0; РеоКбо— 50,0; Р.,оКео—54,0 и/га, у трав II г. 58,0; 58,0; 04,0 ц/га соответственно по вариантам опыта. Между тем доля фосфора в общем содержании возрастала значительно в большей степени, чем урожайность многолетних трав I и II гг. по вариантам опыта. Отмечается неравномерное распределение фосфора удобрений между надземной массой и корнями. У трав I г большая часть фосфора 70—80% содержится в надземных органах и 20—30% в корнях. У трав II г. пользования большая часть фосфора удобрений накапливается в корнях. Такое распределение фосфора между органами у многолетних трав дает дополнительное основание считать растительные остатки эффективными источниками фосфора для оз. культур, идущих в севообороте но пласту ми. трав.

3. Исследование доступности фосфора свежеосажденных труднорастворнмых фосфатов Са, Al, Fe растениям ячменя в условиях вегетационных опытов

Наши исследования с труднодоступными фосфатами Са, А1, Ре в условиях песчаных и почвенных культур с внесением растительных остатков и без них выявили возможность питания растений ячменя даже в начальной стадии вегетации. Опыты пелись на песке (3) и на дерново-подзолистой почве пахотной из Полевой опытной станции (4) и целинной из Лесной опытной дачи ТСХЛ (5). По данным вегетационнного опыта 3 растения в течение месяца накопили небольшую биомассу, коэффициенты использования фосфора всех представленных видов фосфатов были незначительны. На контроле они составили 9,4 (водорастворимая форма фосфора) в варианте с Са3(Р04)2—4,7; Л1Р04 — 5,0 и FeP04 — 4,3%. Доступность фосфора алюмофосфатов составляла 54% по отношению к КН»РО« и была наибольшей по сравнению с другими вариантами опыта.

Ю

Результаты опытов с растениями ячменя на дерново-подзолистой пахотной и целинной почвах свидетельствуют о различном участии каждого из источников фосфора на рост и развитие растений (табл. 5, 6),

Таблица 4

Использование фосфора труднорастворимых фосфатов на пахотной дерново-подзолистой почве растениями ячменя

Варианты опыта

Фон — Ж.....

Фон+КН.РО, . . . . Фон + Са,(Р04), . . . Фон + Са3(Р04)2 + Р. О, Фок+Л1Р04. . . . . Фои-ЬА1РО, + Р. О. . . Фон + РеРО(. . . . . ФонЧ-РеР04 + Р. О. . .

Сухая масса, г/сосуд

в! III

Общее содержание Р"О в био- 5! 1в массе ^ •

; в к

:-е-з

%

1,46 2,88 2,43±0,055 2,52±0,064 1,90 ±0,028 2,03г±0,046 2,09±0,091 2,52і0,044

8.24 4.54

5,58 2,42 2,74 2,57 3,28

4,12

2.27 2,79 1,21 1,37

1.28 1,64

0,32 0,70 0,55 0,59 0,62 0,63 0,62 0,69

4,68 18,27

13.29 14,85 11,62 12,80 12,80

17.30

100

55.1

67.7 29,4 33,3

31.2

39.8

НСР<,,о5=0,200

Биомасса растений 40-дневного возраста на целинной почве была значительно меньше биомассы растений, выросших на окультуренной пахотной почве по всем вариантам опыта, пклю-

Таблица

Использование фосфора труднорастворимых фосфатов на дерново-подзолистой лесной почве растениями ячменя

5

Варианты опыта Сухая масса, г/сосуд Коэффициент использования РА, с;'о Кол-во исслед. фосфатов в общем содерж., мг Общее содержание Р2О8 в биомассе г" Э 8 д 8 5 u S О»- О « О '"№ г3 о — еСя-е-

% МГ

Фон+КН2Р04 . . . . Фон + Са,(РО,), . . . . Фон+Сэз(Р04)г + Р. О. Фон+РеР04 .... 1,09 1,71 1,68±0,052 1,92л0,041 1 75±0 085 7,50 5,55 7,35 3,17 4,32 2,08 3,75 2,77 3,67 1,55 2,16 1,04 1,34 0,15 0,35 0,34 0,36 0,28 0,34 0,28 0,29 1,64 5.98 5,70 6,92 3,82 5,91 4,89 5,33 100 73.8 97.9 41,3 57.6 27.7 35,7

Фон + РеР0'4 + Р. О. . 1,85±0,056 2,68

НСРо,5=0,127

3

чая и контроль. Это связано с ее неблагоприятными агрохимическими свойствами. Между тем вклад исследуемых фосфатов в питание растений был значительно выше в этом опыте, чем в опыте с окультуренной почвой. Использование фосфора Саз(Р04)г в варианте с внесением растительных остатков было почти таким же, как и на контроле. Фосфаты А1 использовались предпочтительнее фосфатов Fe как по интенсивности использования данного источника, так по общему содержанию фосфора у нас в опыте лишь на целинной почве. На пахотной почве эти различия были не контрастны. Внесение органического материалаоказалось более существенным мобилизующим средством для фосфата железа на пахотной почве, чем для фосфата алюминия. Это проявилось в увеличении доступности фосфата Fe для растений в опыте 4 и в повышении общего содержания фосфора. Весьма вероятно, что гидролиз фосфатов Fe в этих условиях протекал более интенсивно, чем фосфатов А1. Высокоэффективными источниками фосфора для растений оказались фосфаты Са на целинной почве.повышен-ная кислотность которой благоприятствовала более интенсивной минерализации этого фосфата. В опыте 5 внесение растительной массы математически достоверно повлияло не только на увеличение сухой биомассы й на количество общего фосфора в растениях ячменя, но и в результате этого существенно повысились коэффициенты использования фосфора фосфатов Са и А1. Исключение составляет вариант с фосфатом Fe. В опыте 6 коэффициенты использования на контроле составили 8%, в варианте с фосфатами Са—4,5%, а по другим вариантам почти в 2 раза меньше.

Внесение в почву растительных остатков во всех вариантах опытов способствовало поступлению фосфора с исследуемых труднорастворимых фосфатов Са, А1, Fe. Мобилизующее действие растительного материала, внесенного в почву в свежем виде связано, по-видимому, с образованием продуктов разложения кислого характера самой растительной массы и, возможно, образованием гумуо"вых веществ, также влияющих на свежеосажденные труднорастворимые фосфаты Са, Л1, Fe. Кроме того, благодаря самим процессам разложения усиливается микробиологическая деятельность, в результате этого ♦может измениться доступность питательных веществ самой почвы для растений.

4. Оптимизация использования фосфора минеральных удобрений в севооборотах с мн. травами на почвах подзолистого типа

Относительно высокие коэффициенты использования фосфора суперфосфата мн. травами и последующая высокая эффективность использования фосфата растительных остатков

Таблица 6

Использование фосфора из различных источников многолетними травами и озимыми культурами на дерново-подзолистых почвах при измененной системе фосфорных удобрений

Культура и фосфорные удобрения, Р2О5, кг/га

Фосфор минеральных удобрений

Растительные остатки от предшествующей культуры

Кисп- посту- сухая соРеРж. Кисп- поступило

РА

пило, масса, Р А кг/га ц/га I кг/га

Р205 РА, кг/га

Суммарное поступление

РД из удобрений и раст. остат-коп, ц/га

Трави I г. РзоКзеМм Трави II г. РзоКзо •

0,25

7,5

0,3-0,5 9-15

12

не учитывали

9,0—15,0

Озимая пшеница РцЫ'ч'Кео • • •

0,12-0,15 3,6-4,5 90-100' 45-50** 0,3-0,4 13,5-20,0 18,0-24,5

Озимая рожь РзЛгКб] 0,12-0,15 3,6-4,5 90-100' 45-50" 0,34-0,50 15,3-25,0 18.9-29,5

С учетом увеличения биомасси трав за счет внесения Р2О5. С учетом возрастания количества РА в корневых остатках до 0,5%.

6

со

оз. культурами позволяет предполагать, что фосфорное питание будет складываться более благоприятно при некотором увеличении доз фосфорных удобрений под травы за счет уменьшения фосфора в основных удобрениях, вносимых под озимые. При этом система удобрений в звене примет следующий вид: многолетние травы I г. пользования — РзоКго поверхностно после уборки покровных культур; многолетние травы II г.— РаоКзо поверхностно весной после схода снега; оз. пшеница— №0Р20К50 в виде основного удобрения и РюКю при посеве в рядки. Это измененный вариант звена севооборота со следующей системой удобрений: мн. травы I г.— РзоКзо; мн. травы II г.— без удобрений; оз. пшеница — ^ОК6рР6О. Расчет поступления фосфора Р2О5 из удобрений и растительных остатков при частичном перемещении фосфорных удобрений в изучаемом звене севооборота, выполненного на основании экспериментально полученных значений коэффициентов использования (табл. 6), свидетельствует о целесообразности такого изменения. Эффективность этого перемещения состоит в следующем: 1. Коэффициенты использования Р2О5 суперфосфата в звене возрастут в 1,5—1,8 раза (без учета последействия). 2. Увеличение уровня фосфатного питания ми. трав позволит получить около 10 ц/га сена дополнительно и около 20 ц/га растительных остатков, что увеличит приходные статьи баланса почвенного гумуса. Гумификация дополнительного количества растительных остатков должна привести к дополнительному накоплению около 200—300 кг гумуса на 1 га за ротацию. 3. Учитывая значительное варьирование коэффициентов использования травами и оз. культурами фосфора из различных источников, можно считать, что при неблагоприятных условиях, связанных как с климатическими факторами, так и с обеспеченностью другими элементами питания, например, с недостатком или избытком азота, или же сильнокислой реакцией среды и т. п., в озимые поступят одинаковые количества фосфора, независимо от систем распределения фосфорных удобрений. При благоприятных условиях, например, в оз. пшеницу поступит дополнительно до 8 кг Р2О5, в результате чего прибавка зерна может составить 4—6 ц/га. Расчет экономической эффективности применения фосфорных удобрений при обычной и измененной системах удобрений, выполненный для оз. пшеницы (прибавка зерна 6 ц/га) и мн. трав двухгодичного пользования (прибавка сена 10 ц/га) подтверждает сделанный ранее вывод о целесообразности такого перемещения. Несмотря на то, что мы не достигаем прямой экономии фосфорных удобрений, все же себестоимость исследуемых культур понижается. Чистый доход на 1 га для оз. пшеницы возрастает на 90 руб., для мн. трав на 50 руб. Уровень рентабельности про-14

изводства продукции увеличится на 48% для оз. пшеницы и ни 26% для мн. трав за 2 года пользования.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

1. В естественных ценозах, на почвах подзолистого типа под лесной растительностью питание растений фосфором осуществляется практически полностью за счет фосфора «прошедшего» через биологический круговорот. При этом из растительных остатков предыдущего года усваивается до 30% фосфора. Вовлечение в биологический круговорот труднодоступных фосфатов почвы происходит в незначительном масштабе, не превышающем 1 кг/га год (косвенная оценка). Таким образом, удовлетворение потребности растений Р2О5 в естественных ценозах осуществляется за счет эффективного (практически 100%) использования Р2О5 растительных остатков. Следовательно, наиболее характерной чертой питания растений фосфором в лесных ценозах на почвах подзолистого типа является полное многократное использование сравнительно небольшого фонда Р2О5.

2. В пахотных почвах подзолистого типа при средних урожаях сельскохозяйственных культур ежегодно вовлечение Р2О5 в биологический круговорот болейшсокое, чем в естественных лесных ценозах. При этом необратимый вынос Р2О5 с урожаями не может компенсироваться запасами РгОь почвы ввиду слабого вовлечения устойчивых минеральных форм (Са, Л1, Fe) в биологический круговорот. Учитывая также низкую эффективность использования Р20 5 минеральных удобрений, становится очевидным, что поиск путей оптимизации фосфорного режима в почвах должен быть направлен на разработку способов увеличения эффективности использования Р2Оз минеральных удобрений.

3. Изучено поступление фосфора из растительных остатков, фосфатов почвы и минеральных удобрений в условиях вегетационных опытов на кислых дерново-подзолистых тяжелосуглинистых почвах в растения ячменя. Фосфор из растительных остатков использовался во раз интенсивнее, чем из суперфосфата и почвенных фосфатов совместно.

4. В условиях полевых опытов на нескольких разновидностях дерново-подзолистых почв коэффициенты использования фосфора из растительных остатков озимыми зерновыми культурами в 2 — 3 раза превосходят коэффициенты использования Р2 0 5 минеральных удобрений. По другим культурам севооборота (ячмень, картофель, кормовая свекла) преимущество растительных остатков как источника фосфора несколько ниже.

5. В опытах с озимой рожью, озимой пшеницей, кормовой бвеклой и картофелем на тяжелосуглинистой почве получены достоверные прибавки урожая в вариантах с растительными остатками по сравнению с вариантами, где использовался суперфосфат, равные 5,2; 4,5; 49, 0,л, 0 ц/га соответственно.

6. Многолетние травы (клевер красный 2 г., клеверо-тимо-феечная смесь 1 и 2 гг.) являются одной из немногих культур в севообороте, отличающейся повышенной способностью к усвоению фосфора минеральных удобрений. По данным 3-летних опытов на почвах различного механического состава при поверхностном внесении минеральных удобрений коэффициенты использования фосфора в зависимости от погодных условий лежат в пределах 25—50%- Многолетние травы, оставляя большое количество корневых растительных остатков, накапливают фосфор удобрений и переводят его в более доступные формы. Это обстоятельство дает дополнительное основание считать их эффективными источниками фосфора для последующих культур севооборота, в частности, озимой першицы и озимой ржи.

7. Данные вегетационных опытов с свежеосажденными труднорастворимыми фосфатами Са, А1, Бе в условиях песчаных и почвенных культур с растительными остатками и без них позволяют считать их доступными для культуры ячменя даже в начальный период развития. Доступность фосфора этих источников в песчаной культуре возрастает в ряду РеР04>0а3(Р04)2>Л1Р0и составляет в среднем 50% относительно контроля КН2РО4. Труднорастворимые фосфаты Са на пахотной и целинной почвах оказались высокоэффективными источниками фосфора для растений, эффективность железо- и алюмофосфатов в 1,5—2,0 раза ниже по сравнению с ними. Это свидетельствует о повышенной мобилизации минеральных форм почвенных фосфатов под культурной растительностью по сравнению с естественными ценозами.

8. Проведение балансовых расчетов по поступлению фосфора из растительных остатков и минеральных удобрений свидетельствует о целесообразности перераспределения фосфорных удобрений в звене севооборота: мн. травы 1 г. — мн. травы 2 г. — озимые культуры в сторону увеличения дозы фосфора под многолетние травы за счет уменьшения доли фосфора в основных удобрениях, вносимых под озимые культуры. При этом коэффициент использования Р2О5 суперфосфата в этом звене увеличится с 15—17 до 22—30%. Урожайность исследуемых культур при благоприятных условиях может возрасти у озимой ржи на 4—5, озимой пшеницы на 2—10, многолетних трав на 10—15 ц/га. Гумификация дополнительного количества растительных остатков многолетних трав улучшит гумусовый режим дерново-подзолистых почв.

$. Расчет экономической эффективности обычной и измененной систем фосфорных удобрений, выполненный для озимой пшеницы и многолетних трав, подтверждает целесообразность такого мероприятия. Увеличение чистого дохода на 1 га может составить для озимой пшеницы 90 руб.; для многолетних трав — 50 руб.; уровень рентабельности при этом увеличится на 48 и 26% соответственно.

ПРЕДЛОЖЕНИЯ ДЛЯ РЕКОМЕНДАЦИИ ПРОИЗВОДСТВУ

Учитывая, что озимые культуры более чем в 2 раза эффективнее используют фосфор растительных остатков мн. трав но сравнению с минеральными удобрениями, а мн. травы обладают повышенной способностью использовать фосфор поверхностно внесенного суперфосфата, можно рекомендовать хзяист-вам Нечерноземной зоны РСФСР использовать измененную систему применения фосфорных удобрений в звене севооборота: мн. травы. 1г. — мн. травы II г. — оз. культуры. Частичное перемещение фосфора удобрений, например 30 кг Рг05 из основного удобрения оз. культур в весеннюю подкормку мн. трав II г пользования на средне- и высокоокультуренных дерново-подзолистых почвах повысит суммарную эффективность использования фосфора дефицитных фосфорных удобрений.

Список опубликованных работ по теме диссертации

1. Роль растительных остатков в обеспечении растений зольными элементами на подзолистых почвах. Почвоведение, 1979, ,\Ь О, с. 53—63 (в соавторстве).

2. Использование фосфора из растительных остатков и минеральных удобрений в некоторых звеньях севооборота на дерново-подзолистых почвах. Известия ТСХЛ, 1980, № 3, с. 69— 75 (в соавторстве).

3. Сравнительное изучение питания фосфором некоторых сельскохозяйственных культур из минеральных удобрений и растительных остатков. Тез. докл. Всес. конференции «Мелиорация, использование и охрана почв Нечерноземной зоны», Москва, 1980, изд. МГУ, с. 134—135 (в соавторстве).

Л 71453 12/Х1—81 г. Объем 1 >/* п. л.

Заказ 2586. Тираж 100

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