Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

ВЛИЯНИЕ ДЛИТЕЛЬНОГО ПРИМЕНЕНИЯ УДОБРЕНИЙ, СЕВОБОРОТА И БЕССМЕННЫХ ПОСЕВОВ НА ПЛОДОРОДИЕ ДЕРНОВО-ПОДЗОЛИСТОЙ ПОЧВЫ И УРОЖАЙ КАРТОФЕЛЯ

ВАК РФ 06.01.01, Общее земледелие

Автореферат диссертации по теме "ВЛИЯНИЕ ДЛИТЕЛЬНОГО ПРИМЕНЕНИЯ УДОБРЕНИЙ, СЕВОБОРОТА И БЕССМЕННЫХ ПОСЕВОВ НА ПЛОДОРОДИЕ ДЕРНОВО-ПОДЗОЛИСТОЙ ПОЧВЫ И УРОЖАЙ КАРТОФЕЛЯ"

МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА СССР !

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

На правах рукописи БЫЧКОВ Геннадий Николаевич

ВЛИЯНИЕ ДЛИТЕЛЬНОГО ПРИМЕНЕНИЯ

УДОБРЕНИИ, СЕВООБОРОТА И БЕССМЕННЫХ ПОСЕВОВ НА ПЛОДОРОДИЕ ДЕРНОВО-ПОДЗОЛИСТОЙ ПОЧВЫ И УРОЖАЙ

КАРТОФЕЛЯ

06,01.01—общее земледелие

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук

МОСКВА — 1980

Работа выполнена на кафедре земледелия к методики опытного дела Московской ордена Ленина и ордена Трудового Красного Знамени сельскохозяйственной академии имени К. А, Тимирязева. :

Научный руководитель — доктор сельскохозяйственных наук, профессор В.Е.Егоров.

Официальные оппоненты: доктор сельскохозяйственных наук, профессор б. а. Писарев, кандидат сельскохозяйственных наук, доцент С. И. Бебин.

Ведущее предприятие — Центральный институт агрохимического обслуживания сельского хозяйства.

Знщнта диссертации состоится .

1981 г. в «/Ь» часов на заседании Специализированного совета Д-120.35,04 при Московской- сельскохозяйственной академии им. К- А. Тимирязева. ' /

Адрес: 127550, Москва И-550, Тимирязевская ул., 49, Ученый совет ТСХА.

С диссертацией можно ознакомиться в ЦНБ ТСХА.

Автореферат разослан « /Л, . . 1981 г.

Учен ¡.: и секретарь Спецнал изрезанного совета — .доктор б:',. ' гических наук

:растина

общая характеристика работы

Актуальность проблемы. Ведущим резервом роста урожайности сельскохозяйственных культур и картофеля, в частности в Нечерноземной зоне РСФСР является всемерное повышение плодородия почв путем рационального применения удобрений, введения и освоения наиболее продуктивных севооборотов, повышения уровня культуры -земледелия в целом.

Посевные площади картофеля в основном сосредоточены в Нечерноземной зоне РСФСР. Однако урожайность его остается низкой. Даже при благоприятных погодных условиях в среднем по РСФСР она не превышает 120 ц/га, а в Московской области, где вносят более 400 кг д. в, удобрений на 1 га, средняя урожайность лишь в отдельные годы выходит за пределы 130—140 ц/га. При высоком насыщении севооборота картофелем в специализированных хозяйствах урожайность его нередко снижается. В связи с этим весьма актуально обоснование и внедрение эффективных приемов возделывания картофеля н системы применения удобрений под картофель на дерново-подзол истых почвах.

Цель и задачи работы. Целью исследований было изучение влияния длительного применения удобрений на плодородие дер ново-^под зол истой почвы в условиях севооборота н бессменного возделывания картофеля, его урожайность и качество. В процессе исследований решались следующие задачи:

1* Изучить влияние длительного систематического применения азотных и калийных удобрений под картофель в севообороте и при бессменной культуре на агрохимические свойства дерново-подзолистоГг почвы.

2, Выявить закономерности формирования азотного и калийного фонда почвы в условиях длительного возделывания картофеля, а также оплату урожаем картофеля единицы удобрений.

3. Установить роль севооборота п бессменного возделывания картофеля на его урожай при разной степени окульту-ренности почвы и выявить причины сближенности и равнозна-чимости урожаев в севообороте и при бессменном возделывании.

Цг:п?. наушз бнвллотена 1 Ц(К<!. ШНзз. акг;;, г?.. К. Д. _ЦфЛШГ

4. Изучить скорость погашения 60-летнего воздействия удобрений на агрономические свойства почвы в севообороте.

5. Систематизировать и дать анализ урожайным данным по картофелю за истекшие 60 лет опыта.

Научная новизна. В работе впервые выявлена и охарактеризована структура азотного и калийного фондов, их содержание, состав и свойства в условиях длительного (60-летнего) применения удобрений при выращивании картофеля в севообороте и бессменно. В связи с этим дано экспериментальное обоснование эффект!тности азотных и калийных удобрений при систематическом их применении под картофель. В работе также впервые рассмотрены вопросы об оплате единнцы удобрений азотных, калийных и ЫРК урожаем клубней картофеля в зависимости от длительности периода опыта и нормы их применения; в зависимости от интенсивности и типа окульту-ренностн почвы.

Практическая ценность и реализация результатов. Выявлена и рекомендована для обменно-кислых пылевато-песча-ных суглинков Центральных районов Нечерноземной зоны РСФСР система удобрения картофеля в севообороте и при повторных посевах, а также норма и периодичность пзвестко^ вания 'почв, занятых картофелем. Система включает применение оптимальных доз минеральных удобрений для питания растения картофеля, рассчитанных на планируемый урожаи; дополнительное применение под картофель навоза 15—20 т/га; применение один раз за ротацию севооборота извести для устранения избыточной кислотности и вредного (подвижного) алюминия с дозе, рассчитанной по 1 или 1,5 обменной кислотности.

Результаты исследований прошли производственную проверку и внедрены в совхозе «Можайский» Можайского района Московской области.

Апробация работы. Результаты исследований доложены на Всесоюзной школе молодых ученых и специалистов по актуальным вопросам химизации сельского хозяйства (июнь, 1979 г), где получили положительную оценку. .

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 3 статьи; одна из них написана в соавторстве.

Объем работы. Диссертационная работа изложена на 160 страницах машинописного текста, включает 26 таблиц, 7 рн-сунков и состоит то введения, шести глав, выводов, рекомендаций производству, списка использованной литературы (229 наименований, в том числе 23 работы иностранных авторов) и приложения.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Программа, условия и методика проведения исследований

Наши исследования проводились в течение 1971—1974 гг. на стационарном полевом опыте кафедры земледелия и методики опытного дела ТСХА, заложенном проф. А. Г. Доярен-ко в 1912 г. по схеме и 'инициативе акад. Д. Н. Прянишникова. Почва опытного участка дерново-подзолистая, по -механическому составу—пылевато-песчаный суглинок, сформирована на несортированной валунной морене со значительным содержанием гравия ц крупных зерен песка.

С 1912 по 1972 г. опыт включал: 1 —бессменные культуры (рожь, картофель, овес, клевер и лен) и поле «вечного* пара; 2 — шестипольный севооборот (пар—рожь—картофель— овес с подсевом клевера—клевер—лен).

Каждое поле севооборота разбито на девять делянок, на которых изучаются следующие варианты удобрений: 1—]М; 2 —Р; 3—К; 4 — 0 (контроль); 5 — ИР; 6 —ЫК; 7 —РК; 8 — ЫРК +навоз; 9 — ^К. На полях бессменных культур, кроме вышеуказанных вариантов, дополнительно включены: 10 — навоз, ■!! — 0 (второй контроль).

В течение 60 лет схема опыта принципиально не изменялась, но периодически вводились улучшения по мере разрешения ранее изучаемых вопросов н в соответствии с выдвигаемыми требованиями сельскохозяйственной науки и практики. Вся 60-летняя история опыта может быть разделена на три периода.

В первый период опыта (1912—1938) ежегодно вносили: N—7,5; Р205— 15; К20 — 22,5 кг/га и навоза 18 т/га.

Во второй период опыта (1939—1954 гг.) дозы минеральных удобрений были увеличены и составили: N — 75; РгОд — 60; КгО —90 кг/га и навоза 20 т/га. Вместо раннего пара и весенней вспашки ввели зяблевую обработку под яровые и черный пар под озимые. С 1944 г, установили дифференцированные сроки внесения удобрений: фосфорные и калийные стали вносить с осени; из всей дозы азота 2/3 вносится под предпосевную обработку, остальная часть азота вносится в виде подкормки в самый ранний период роста растений.

В третий период (1955—1972 гг.) были улучшены способы обработки почвы; периодически (раз в 6 лет) на половине всех полей севооборота и бессменных культур проводили известкование (впервые — осенью 1949 г.), несколько изменили соотношение между элементами питания. Дозы N. Р2О5 и КзО составили соответственно 50, 75 и 60 кт/га, навоза—10 т/га ежегодно.

В среднем за 61 год опыта ежегодно вносилось: азота—

37,7, фосфора — 44,5, калия — 51,3 кг и навоза—16,1 тонны на 1 га.

С 1973 г. начался четвертый период опыта. Дозы минеральных удобрений увеличены вдвое по сравнению с дозами третьего периода. На четных полях севооборота МюоРиоКцд вносятся ежегодно на все 9 вариантов с целью выявления последействия 61-летнего применения различных сочетаний удобрений. .

Объектом наших исследовании служил картофель сорта Лорх, возделываемый в севообороте и бессменно.

Для решения поставленных задач исследования проводились на вариантах: контроль, К, МК, МР, ЫРК, МРК+нз-весть.

Почвенные образцы были взяты 10—11 июня в 1971, 1972 и 1973 гг. с полей севооборота Мв№ 134, 133, 132 в соответствующие годы, занятых картофелем, и с поля бессменного картофеля на глубину 0—20 и 20—40 см.

Аммиачные и нитратные формы азота определяли в све-жевзятых образцах. Остальные химические анализы — в высушенной до воздушно-сухого состояния почвы.

Валовое содержание углерода почвы — по Тюрнну И. В., общий азот—по Кьельдалю (при разложении почвы серной и хлорной кислотами), легкогидролнзуемый азот—по Тюрину н Кононовой, трудногидролизуемый азот — по разности между общим и легкогндролнзуемым азотом, минеральный азот — колориметрическим методом, калий — на пламенном фотометре, водорастворимый калин—по В, Г. Александрову, обменно поглощенный — по А. Л. М а еловой, кнслотораствори-мыи (необменно поглощенный) — видоизмененным методом К. К. Гедройца, рН видной и солевой вытяжки — рН-метром типа ЛП-57М, гидролитическую кислотность— по Г. К. Кап-пену, обменную кислотность н подвижный алюминий — по А. В. Соколову; сумму обменных оснований по Каппену— Гнльковицу. Определение общего азота к калия в растениях проводили в одной навеске по К. Е. Гинзбургу н Г. М. Щегловой. Содержание крахмала в клубнях картофеля определяли поляриметрическим методом по Эверсу и содержание аскорбиновой'кислоты — по И. К. Мурри.

Урожай клубней картофеля учитывали поделяночно сплошным методом и полученные данные обрабатывали методом дисперсионного анализа.

Изменение кислотных свойств почвы при длительном применении удобрений в севообороте и при бессменном возделывании картофеля

Рост и развитие растении, а также скорость н направленность биохимических процессов в почве в значительной мере

зависят от реакции почвенной среды. Повышенная кислотность ночвы, избыточное содержание в ней подвижных форм алюминия и марганца нарушают физполого-биохимические процессы в растениях, что приводит к снижению содержания в них белка, зольных веществ, витаминов *н др.

Проведенные рядом авторов исследования показали, что длительное применение физиологически кислых удобрений существенно влияет на агрохимические свойства почвы. Но, несмотря на многочисленные работы по изучению влияния минеральных удобрений на почвенно-агрохимические показатели, до снх пор не обоснована их роль в этих процессах при длительном возделывании картофеля.

Длительное применение калия как в севообороте, так и под бессменный картофель не ухудшало кислотности почвы по сравнению с неудобренной делянкой (табл. 1). Напротив, по некоторым показателям калийный фон сдерживает ухудшение агрохимических свойств почвы. Благоприятно сказывается длительное внесенне калия на обменную кислотность н подвижный алюминии. Если на контроле обменная кислотность пахотного слоя составляла в севообороте 1,37 мг-экв/100 г, а при бессменной культуре — 0,89 мг-экв/ЮОг почвы, то на делянке с длительным внесением калия она была 1,23 и 0,78 мг *экв/100 г почвы соответственно. Предположение о нодкисленпн почвы при применении хлористого калия под «калнелюбивые» культуры в наших опытах не подтвердилось.

.Таблица I

Влияние длительного применения удобрений и извести на кислотные свойства почвы (средине за 1971—1373 гг. в слое 0—-Э см)

Варна ¡1 ги ■В севообороте Бессменно

V— ~ а к Ск, ^ я о * ° ч „ьяо — ;; с а л „ я с Л1 мг/100 т почзы - £ ^ ■Е.2 § и ? " а « ? и в ЕС — = с и 3 3 .—■ га ВТ — и о < Я с

Без удобрений

(контроль) 3,85 1,37 11,9 3,85 5,08 7,5

К 3,88 6,46 1,23 9,8 3,92 4,64 0,7в 5.8

ХК 3,75 6,13 1,69 15,5 3,75 5,80 0,89 7,0

ХР 3,68 6,58 1,77 12,8 3.69 5,92 1,40 12.0

МРК 3,84 5,60 0.96 9,8 4,02 4,60 0,50 4,7

КРКЧ-известь 5,84 1,87 0,01 0,7 5.78 : 1.84 0,Ш 0,2

При многократном наложении калийных удобрений в условиях длительного опыта создается некоторый избыток калия, который вытесняет водород из поглощающего комплекса, а

нисходящие воды вымывают его в подпахотный слой (Л. М. Жукова, 1967 м др.). Известно также, что ноны Са и К являются антагоннстамн при их поступлении в растекня (В. Е, Егоров, Б. А, Доспехов, 1963; А. В, Петербургский, 1965; М. А. Носер, А. Е. Петров-Спиридонов, 1965 и др.). Внесенпе калийного удобрения способствует уменьшению поступления кальция в растения, что и приводит к снижению обеднения почвы основаниями.

Применение аммиачной селитры совместно с калием (МК) и фосфором (ИР) резко ухудшает кислотность почвы. Длительное применение таких сочетаний понижает рН почвы, повышает гидролитическую и обменную кислотность, увеличивает колпчесгво подвижного алюминия. Значительное возрастание гидролитической кислотности по сравнению с контролем указывает на глубокие изменения агрохимических свойств почвы, нуждающейся в более высоких дозах извести для ее нейтрализации.

При внесении полного минерального удобрения (МРК) несколько улучшаются показатели, характеризующие кислотность почвы. Обменная кислотность и подвижный алюминий на неудобренной делянке превышают соответствующие показатели удобренного фона (МРК). Величина обменной кислотности пахотного слоя на контроле примерно на одну треть выше, чем по МРК. Однако длительное применение полного минерального удобрения без известкования почвы влечет за собой систематическое ухудшение некоторых ее агрохимических свойств.

Сопоставляя полученные нами данные с данными В. Е. Егорова и Б. А, Доспехова (1958), С. Н, Алешина и М. Ш. Шаймухаметовл (1963) и П. Г. Куделя (1970), удалось обнаружить следующие закономерности в изменении агрохимических свойств пахотного слоя почвы на севооборотном участке: 1. рН солевой вытяжки .на контрольных делянках севооборотных полей и делянках, -получавших ^К, систематически понижается. 2, Гидролитическая кислотность ежегодно возрастает (с 4,15 „чг-экв/ЮО г почвы в 1953 г. до 5,60 мг-экв/100 г почвы в 1973 г.). 3. Периодическое (одни раз в ротацию) внесение извести способствует постепенному улучшению кислотных свойств дерново-подзолистой почвы, повышая от ротации к ротации р-Н и снижая гидролитическую и обменную кислотность. Подвижный алюминий при известковании устранен почти полностью.

Особый интерес представляют данные, полученные под бессменным картофелем. Положительная роль картофеля в изменении кислотности почвы четко выражена (табл. 1 и 2).

По всем вариантам рН на бессменном участке не ниже севооборотного, а по МРК заметно превышает его. Превышение

Таблица 2

Количество поглощенных оснований в пахотном слое почвы о зависимости от удобрен ноет и и способа возделывания картофеля

(в среднем за 1371—1973 гг.)

Варианты В севообороте Бессменно

количество ь-м-экв на 100 г почвы степень насыщенности, % количество 5-м-экв на 100 г почвы степень насыщенности, %

Без удобрений

| (контроль! 2,55 за* 3,80 42.8

К 2,53 ¡31,6 3,50 42,9

мк 1,80 23Л 3,30 38,7

МР 2,00 3,20 34,9

МРК 3.20 4,35 48,4

8,10 80,0 7.55 80.4

гидролитической кислотности в севообороте составляет около' 1 мг-эквЛОО г почвы в сравнении с полем бессменного картофеля. Обменная кислотность с 1,5—2 раза выше по всем фонам севооборотных делянок. Небезынтересно отметить, что количество обменного алюминия под бессменным картофелем значительно меньше. Содержание поглощенных оснований в почве и степень насыщенности ими под бессменным картофелем существенно превышает соответствующие показатели в почве севооборотных делянок.

Положительное влияние растения картофеля при бессменном его возделывании на агрохимические свойства дерново-подзолистой почвы в определенной мере обусловливает нивелирование урожаев клубней, получаемых в севообороте п при бессменной культуре.

Влияние длительного применения удобрений под картофель на содержание и состав азотного фонда почвы

По содержанию валового и гндролизуемого азота в почве принято судить о почвенном плодородии.

На большинстве почв Нечерноземной зоны азот действует положительно на все культуры, и даже на бобовые при небольших дозах. Известно, что главные запасы азота в почве сосредоточены в гумусе, в котором азота содержится около Г>%.

В изучаемом опыте за последние 34 года вносили в среднем 02 кг/га азота (М) ежегодно.

60-летпее возделывание сельскохозяйственных культур в опыте без применения удобрений снизило в значительной степени содержание углерода к азота. За этот период из пахотно-

го слоя было утрачено неудобренной почвой 35% углерода в в севообороте и 33,5% при бессменном возделывании картофеля. Дефицит азота составил 24 и 29% соответственно. Отношение С: N в севообороте сузилось, что объясняется наличием бобовых трав, В почве, не получавшей длительное время удобрений или удобренной лишь калием, мобилизация гумуса происходит более интенсивно.

Длительное применение азотных удобрений с калием (МК.) и фосфором (МР) почти не увеличило содержание углерода и азота вследствие недостатка одного нз основных питательных элементов. Напротив, в отдельных случаях увеличивало дефицит С и N из-за ухудшения некоторых атрохнмических свойств дерново-подзолистой почвы.

(Таблица 3

Содержание азота (чг на 100 г) и углерода (в %) в почве (в слое 0—20 см, 1071—1.973 гг.)

Варианты 'В севообороте При бессменном возделывании картофеля

О и: + ¡г о я х г; ь. о . 5 сьН _, К >1 л ь п в о л Г0<1 -экмХ « О к + и о К * п ч* а: ^ и м углерод

Без удобрений

(контроль) 7,7 13,8 79 "0,78 6,3 13.0 74 0.80

К ■ 6,9 14,1 79 0,76 Л.2 11,7 67 0,75

кк 12,8 14,3 77 0,79 «.4 13,8 73 0,68

ЫР 1*2.3 16,5 82 0.86 9,5 14,9 76 адо

.ЧРК 10,8 15,8 92 0.92 8,9 14,1 84 0,У5

КРК+известь 13,4 14,6 94 1,02 8,7 13ч1 87 0,95

Примечание, I [сходное содержание в почве N расчетно составляло 104 мг на 1<й г, С — 1.33% (В, Е. Егоров, 1956).

Дефицит органического вещества и азота на фоне МРК в севообороте (по отношению к исходному содержанию) объясняется в значительной мере крайне малым количеством вносимого азота '{7,5 кг/га) в первом периоде (с 1912 по 1938 г.). За первые 27 лет опыта урожаи всех культур в севообороте на фоне ЫРК существенно превышали сбор урожая с других вариантов. Формирование дополнительного урожая нельзя относить только за счет вносимых 7,5 кг/га азога. Мобилизация почвенного азота в первый период опыта была здесь несравненно большей. С увеличением дозы азота до десятикратного (75 кг/га) во втором периоде и несколько меньшим (50 кг/га) в третьем периоде ста-бнлизнровало содержа-

нио азота и углерода в почве севооборта на фоне МРК. Под бессменным картофелем и в этом случае происходит убыль N и С. Следовательно, севооборот, включающий одно поле клевера, сыграл важную роль в динамике органического вещества и азота, хотя наличие клевера не обеспечивало положительного баланса азота в почве.

По всем вариантам опыта наличие окисленных н восстановленных форм азота к севообороте выше, чем на бессменном участке. Увеличение минерального азота на вариантах, получавших азотные удобрения, происходит за счет нитратных его форм. Аммиачный азот при разных сочетаниях удобрений изменяется незначительно и по количеству близок к контрольной делянке. Внесение извести существенно снизило содержание аммиачного азота в почве прн одновременном увеличении N03. Здесь на аммиачную форму азота приходится не более 8% от суммы минеральной фракции как в севообороте, так п под бессменной культурой картофеля. Это, вероятно, связано с усилением нитрнфикацнонной способности известкованной почвы, а также более интенсивным поглощением аммиачного азота прн повышении рН почвенного раствора- В отсутствии извести на долю >Ш4 приходится около 30% от суммы аммиачного и нитратного азота. Длительное применение азотных удобрений заметно повышает содержание минерального азота в почве. На фоне ^К его обнаружено на 3,1 мг на 100 г в севообороте и 2,6 мг/100 г при бессменной культуре больше, чем по неудобренному фону, или на 40,3% и 41,3% соответственно.

Исходя нз этого, следует отметить, что динамика накопления минеральных форм азота и севообороте и прн бессменном возделывании картофеля прн разных способах окультуривания протекает однозначно, в одном направлении и лишь абсолютные величины содержания ЫН4 и М03 в севообороте выше, чем под бессменным картофелем.

Абсолютные величины содержания легкотпдролизуемого азота в севообороте незначительно превышают его наличие иод бессменным картофелем. Причинно это связано с валовым запасом почвенного азота. Во всех случаях доля легко-гндролизуемых азотистых соединений в севообороте и при бессменной культуре была практически одинаковой. В то же время удобрения заметно влияли на содержание гидролизуе-мой фракции.

Влияние длительного применения удобрений под картофель на содержание и состав калийного фонда почвы

В условиях дерново-подзолнетон зоны калий на. неудобренных почвах, за исключением торфянистых л песчаных, на-

ходится в третьем минимуме. В свое время это явилось причиной некоторой недооценки калийных удобрений. С повышением урожаев н культуры земледелия многие растения, а не только «калнелюбивые», начинают испытывать недостаток калия.

В естественных условиях в почве протекает два противоположно направленных процесса: с одной стороны — разрушение калийсодержащнх минералов, сопровождающееся некоторым увеличением доступного растениям калия, с другой— закрепление почвой подвижного калия с переводом его в необмеииую форму. Эти процессы являются фоном, на котором применяются калийные удобрения. Такой фон часто нивелирует результаты одноразового их применения. В связи с этим предпочтительнее изучать поведение калия при многолетнем внесении удобрении.

Длительное применение -калийного удобрения отдельно и н сочетании с другими удобрениями позволило в значительной мере увеличить содержание легкодоступного калия в почве. Накопление водорастворимого калия происходит как в пахотном, так п в подпахотном слоях. Увеличение в слое 20—>10 см идет за счет миграции внесенного в почву калия- Особенно это выражено на варианте МК. Содержание калия в слое 0—40 см на вариантах с калием возросло почти в три раза по сравнению с неудобренной почвой и в 1,5—2 раза по сравнению с делянкой, получавшей азотио-фосфорное (МР) удобрение. Количество калия в севообороте но всем вариантам несколько превышает его содержание под бессменным картофелем. Более убедительно это проявляется в пахотном (0—20 см) слое почвы, нто связано с более интенсивным потреблением калия картофелем при его бессменном возделывании.

Внесение калийных удобрений в течение 60 лет, в среднем по 51,3 кг на 1 га ежегодно, существенно повысило содержание обменного калия в слое почвы 0—40 см. На всех делянках, получавших калий отдельно или в сочетании с другими удобрениями, обнаружено в 1,5—2 раза больше обменно поглощенного калия, чем на контрольной делянке и в почве, удобряемой МР-Возрастание доступного калия происходит в основном за счет пахотного слоя почвы, где его накапливается в 1,5—2 раза больше но сравнению с подпахотным слоем. Причина заключается в том, что в пахотном -слое содержится значительно больше органо-минеральных веществ, способных в больших количествах поглощать калий. Содержание обменного калия в севообороте и прн бессменном возделывании картофеля в слое 0—10 см практически одинаково. Но распределение его по слоям различно. При бессменной культуре миграция калия в подпахотный слой происходит сильнее вследствие интенсивного рыхления почвы, способствующего 10

механическому ее разрушению, а также меньшего содержания органического вещества,

.Таблица 4

Фракционный состав почвенного калия под картофелем при различной степени окудьтуренностн де рн ов о-п о дзолн стой почвы

(в слое 0—23 см, 1971—1973 гг.)

Варианты опыта Водорастворимый Обмен но поглощенный Кислогорэстпорн- MtJÍÍ

мг на 100 г почвы кг/га мг на 100 г почвы кг/га мг на 100 г почвы кг/га

В севообороте

Без удобрений (контроль)

К

NPK

Без удобрений (контроль)

К

НРК

0,8 2,8 3,4

24 84 72

3.1 7v4 6.5

'102 195

При бессменном возделывании

0,S 2,3 2,0

24 69 60

3,9 6,8 6,2

117 2Э4

'186

47.5 48.1 42,1

67,6 66,2 91,8

1423 1443 1263

2028 1986 2754

Напротив, большее накопление необменного калия в почве происходит под бессменным картофелем. Увеличение содержания кислоторастпоримого калия в слое 0—40 см на неудобренной делянке бессменного участка по сравнению с севооборотной составляет 844 кг/га, на фоне К — 636, МК— 713, МР—1314, МРК— 2034 и на фоне полного минерального удобрения с известью— 1278 кг/га. Интенсивное потребление возделываемыми культурами калия на хорошо окультуренных вариантах (МРК иМРК+Са) не способствовало необменному закреплению калия из внесенного удобрения. Напротив, на фоне МРК был обнаружен дефицит кислотораствори-мого калия, составляющий 263 кг/га.

Известь, внесенная совместно с МРК в севообороте, способствовала значительному закреплению вносимого калия в пахотном слое почвы- Прирост по отношению к варианту МРК составил в слое 0—20 см 357 кг/га. На бессменном участке действие извести проявлялось менее определенно.

Влияние севооборота, бессменного возделывания и удобрений на урожай и качество картофеля

В целях выявления эффективности удобрений при длительном их применении под картофель нами обработаны

результаты урожаев по всем вариантам схемы за период опыта с 1912 по 1972 год.

Возделыванне картофеля в течение 60 лет в севообороте и бессменно убедительно показало, что потребность картофеля в севообороте или реакция на чередование с другими растениями оказалась самой слабой из всех культур, изучаемых в опыте (табл. Г»). Разница в урожаях клубней в севообороте и при бессменном возделывании несущественна по всем вариантам опыта.

Длительное систематическое применение удобрений существенно увеличивало сбор клубней с 1 га. По всем фонам, кроме N и Р, прибавки от удобрений были достоверными. При внесении полного минерального удобрения сбор клубней за весь период опыта возрос как в севообороте, так и при бессменном возделывании картофеля в два раза по сравнению с контролем. Эффективность различных сочетаний удобрении располагалась в убывающем порядке следующим образом; МРК— РК—МК— К—МР—Р—14—0.

Вследствие высокой' потребности картофеля в калии эффект от последнего был выше, чем от применения азота и фосфора в отдельности н при совместном внесении. Прибавки от калии в севообороте и на бессменном участке, по многолетним средним, были одинаковыми кок при одиночном применении (25 ц/га), так и по фону ЫР (60 ц/га).

Ежегодные урожаи картофеля на фоне ЫРК в севообороте и прн бессменной культуре были довольно близки н имеют однозначное направление. Кроме того, около 30% лет получали практически одинаковые урожаи и прн бессменном возделывании, и в севообороте. За 60 лет опыта был» случаи, когда картофель в севообороте но истечении ротации не находил лучших условий {необходимого запаса влаги, оптимальной рыхлости почвы и др.), а следовательно, севооборот не выполнял здесь своего главного назначения или основной своей задачи- Важную роль в этом отношении играют некоторые агрохимические свойства почвы, существенно различающиеся в севообороте и под бессменным картофелем.

Однозначная динамика урожаев картофеля в севообороте и при бессменном возделывании сохранялось также в тех случаях, когда под картофель применялись МРК, РК и МР. Наибольшее повышение урожайности картофеля за любую ротацию было прежде всего от систематического применения калия, а затем от азота. Увеличение прибавок урожая картофеля от внесения »калия происходило последовательно от первой к последующим ротациям. Длительное возделывание картофеля на одном месте обостряет потребность его в калим.

Периодическое известкование почвы в значительной мере повышало сбор клубней с 1 га как в севобороте, так н на бес-

Т а б л к ц а 5

Средние за 60 лет урожаи картофеля в севообороте и при бессменном возделывании (в ц/га)

Показатель Без у до б-[K'imft I Удобрения

1 N Р 1 К 1 NP I NK 1 РК NPK

В севообороте 79,0 81.3 00.2 105.4 03,2 102,6 120.3 154,0

Бессменно 72,7 79,1 S0.S 97,7 01,У 113,2 130,3 148,0

Прибавка от

севооборота 7,2 2 2 0,1 7,7 1,3 —10,6 -1,0 Г.,6

НСР(]5^18,<Э u/ra

сменном участке. Особенно положительно известь влияла на урожай картофеля в севообороте, где показатели кислотности почвы хуже, а содержание азота и доступного калия несколько выше, чем иод бессменным картофелем. Но положительное действие извести при неизменных дозах удобрений по мере увеличения длительности опыта затухает.

Внесение минеральных удобрений (М]сюР|5оК1;о) во всех вариантах четных полей севооборота (с 1973 г.) для изучения «последействия» прежних доз и сочетании удобрений позволило сделать следующий вывод. Длительное (60 лет) взаимодействие азотных и калийных удобрений с подзолистой почвой вызвали столь глубокие изменения в самих свойствах, что для приведения их в исходное состояние одноразовое применение высокой дозы МРК не принесло существенных сдвигов. Однако при последующих ежегодных наложениях той же высокой дозы удобрений разница между урожаями картофеля по вариантам постоянно сближалась, но полного выравнивания их уровней за одну ротацию не было достигнуто, за исключением варианта, на котором 60 лет применялись азог-но-фосфорные (Ь1Р) удобрения.

На известкованной почве затухание «последействия» минеральных удобрений происходило быстрее, чем на неизвест-кованной.

Действие удобрений иа урожай многогранно. Они влияют не только на величину урожая, но и на качество продукции. Важными качественными показателями клубней картофеля являются содержание в них крахмала и аскорбиновой кислоты. До сих пор остается до конца неясным степень влияния длительного применения минеральных удобрении на содержание в клубнях картофеля крахмала и витамина С, хотя одноразовое их применение изучено подробно.

При выращивании картофеля в севообороте содержание крахмала аг внесения хлолнетого калия увеличилось по сравнению с неудобренным фоном на 1,9% (табл. 6). По всем

остальным фонам удобрений содержание крахмала существенно снизилось за 1971—1973 гг. Однако почти во всех случаях сбор крахмала с 1 га на удобренных вариантах превышал неудобренный. При бессменной культуре содержание крахмала на всех фонах (за исключением К) было несколько выше, чем в севообороте, но сбор с гектара был ниже. Известь, вносимая на фоне МРК, не устранила отрицательного действия минеральных удобрений на формирование крахмала в клубнях.

Применение минеральных удобрений под картофель способствовало увеличению содержания аскорбиновой кислоты в клубнях картофеля. Лишь на фоне 'калийного удобрения сбор аскорбиновой кислоты с 1 га при бессменной культуре уменьшился.

Таблица 6

Содержание крахмала и аскорбиновой кислоты в клубнях картофеля (1971—1973 гг.)

Показатели В сезоообороте При бессменном возделывании

без удобрении К ЫР МРК без удобрений К КР .ЧРК

Крахмал, % 16,2 13,1 14,2 13,5 16,4 15,1 14,9 15,8

ц/га 13,9 21 2 13,0 18,9 11,4 10.3 10,5 21,0

Аскорбиновая

кислота, ыг% 19,1 19,4 18,7 21.4 21,8 22.5 26,5

г/га 1265 1991 1351 2575 ■Н64 1259 1684 3178

Экономическая оценка эффективности азота и калия при длительном применении иод картофель, выращиваемый в севообороте и бессменно

Возделывание картофеля без применения' удобрений нлн с применением только азота ■как в севообороте, так и при бессменной культуре оказалось неэффективным нлн малоэффективным, В этих случаях стоимость полученного урожая: не превышала затраты на его выращивание. Между тем применение калия оказалось эффективным. Чистый доход почти в три раза превышал азотный фон. Рентабельность поднялась до 40% в севообороте и на бессменном участке.

Несравненно лучший экономический эффект был получен при внесении полного минерального удобрения по ¡ивеоткованному п нензвесткованному фонам. При незначительном возрастании людских и денежных затрат чистый доход составил 400 н более рублей па 1 та. Рентабельность достигала 84—93%. Производительность труда возросла на 5—6 рублен 44

Таблица .1

Экономическая оценка урожая картофеля (1933—'1972 гг.)

Варианты опыта

и л §

о

Затраты на .1, га

в

2 И

!■: о

- о

Я , л

ь Ль

3 ь 8 а, о ж

Д Я'

о —I

С д-о

Л ® Уди

- г

■ По

ГО >1

В севообороте

К 32.fi 535,0 21, Г» М9,2 1:50,8 39,0 4,32 22,6

КРК 145,8 874,8 01,1 470,2 404,6 86,0 3.22 22,7

МРК+известь 130,3 955,8 36,6 490,9 454.9 92.7 3,08 26,1

ИРК+навоз-Ь

+известь т. о 1182 39,7 558,4' 623,6 Ш,7 2,83 29,8

При бессменном возделывании

К 90,9 5-15,4 -24,4' 397.6 147,8 37,2 4,37 22 4

МРК 143,3 861,0 33,7 467*6 393,4 84,1 а,20 2С',5

МРК+известь 149,1 894,6 31.8 481,9 412,7 83,6 3,23 25.7

НРК+навоз+ 549,0

+113 весть 191,0 '1,146 38,6 397,0 108,7 2,87 29,7

на 1 человеко-деиь по сравнению с контролем. Себестоимость единицы продукции снизилась почти вдвое. Экономические показатели в севообороте и па бессменном участке очень близки. Однако при совокупном действии всех имеющихся факторов (севооборот+ЫРК-{- известь) экономический эффект был значительно выше.

Общие выводы

1. Выполненные исследования роли длительного применения азотных и калийных удобрений и повышении урожая картофеля и окультуривании почв Нечерноземной зоны подтвер* днли и доказали, что основное значение в придании урожаям картофеля устойчивости и планомерного роста на легкосуглинистых почвах Московской области и прилегающих к ней районов имеет выверенная и опробованная в длительном опыте ТСХА система удобрений и окультуривания почвы, которая включает: 1) ежегодное применение минеральных удобрении для питания растения картофеля на планируемый урожай; 2) дополнтельное внесение навоза (органического вещества) для поддержания оптимального режима гумуса; 3) циклическое (по ротациям или пятилеткам) известкова-

ш(е — основное и поддерживающее на оптимальном уровне кислотность и содержание подвижного алюминия.

2. Длительное окультуривание МРК+иа воз+известь об-менно-кислой пылевато-суглинистой .почвы обеспечивало -получение наивысших урожаев картофеля систематически как в условиях плодосменного севооборота, так и при бессменном возделывании. При этом формирование азотного и калийного фондов, их содержание и фракционный состав были сближенными или даже однозначными как в севообороте, так н под бессменной культурой картофеля. Сближенными или одинаковыми были и урожаи картофеля.

3. Длительное применение азотных и калийных удобрений, как физиологически кислых форм, вызвали большие сдвиги в кислотных и поглотительных свойствах почвы (рН, Иг, Л1, 5осн, и V %), в содержании, составе и свойствах азотного, калийного и гумусового фондов почвы. При этом применение только одних минеральных удобрений (МК) отрицательно сказалось на содержании гумуса и общего азота, однако с повышением дозы азота отмечена некоторая стабилизирующая ее роль в содержании и соотношении С : N. При бессменном возделывании картофеля в течение 60 лет дефицит С и N был более выразителен, чем в севообороте.

4- Длительное систематическое применение калийных удобрений в опыте позволило в 2—2,5 раза увеличить содержание доступной картофелю фракции почвенного калия и обеспечить его преимущество в эффективности перед азотом. Окупаемость калия урожаем клубней в 2 раза превышала окупаемость азота. • При бессменном возделывании картофеля оплата единицы азотных и калийных удобрений была выше, чем в севообороте.

5. Длительное применение азотных и калийных удобрений различно влияло на содержание крахмала и аскорбиновой кислоты в клубнях картофеля. Относительное (процентное) содержание крахмала из-за увеличения их крупности не повышалось от удобрений, но урожай клубней н сбор крахмала с гектара был значительно выше (на 7—10 ц).

Действие калийных и азотных удобрений на содержание аскорбиновой кислоты в клубнях было более определенным— с положительным эффектом в 1,2—1,5 кг/га.

6. Расчеты экономической эффективности длительного применения удобрений показали, что наиболее выгодным оказалось возделывание картофеля в плодосменном севообороте с применением интенсивной системы окультуривания, включающей применение 1ЧРК, навоза и извести. Такая система окультуривания почв Нечерноземной зоны при значительном насыщении севооборотов картофелем является главным фактором повышения урожаев и культуры земледелия.

Рекомендации производству1

При получении высоких урожаев картофеля на обменно-кнслых пылевато-песчаных суглинках, как показывает 60* летний опыт ТСХЛ, решающее значение в иепн мероприятий принадлежит научно обоснованной системе удобрений, которая должна включать три звена:

■1. Ежегодное применение оптимальных доз минеральных удобрений для питания растении картофеля, рассчитанных на планируемый урожаи.

2. Дополнительное применение под картофель навоза в количестве 15—20 т/га.

3. Один раз за ротацию севооборота применять известь для устранения избыточной кислотности и вредного (подвижного) алюминия. Доза извести рассчитывается по 1 или 1,5 обменной кислотности.

Опубликованные по теме диссертации работы

1. Из результатов 60-летнего опыта с культурой картофеля. Известия ТСХА, № 5, 1973, с. 218—220 (в соавторстве).

2. Эффективность длительного применения удобрений под картофель в севообороте и при бессменном его возделываннн. Доклады ВАСХННЛ, № 4, 1979, с. 17—19.

3. Последействие 60-летнего применения удобрений в севообороте на урожай картофеля. Всесоюзная школа молодых ученых и специалистов по актуальным вопросам химизации сельского хозяйства (тезисы докладов), М., ВАСХНИЛ, 1979, с. 41—43.

Объем IV» п. л.

Заказ 2839.

Тираж 100

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