Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

ВЛИЯНИЕ ДЛИТЕЛЬНОГО ВОЗДЕЛЫВАНИЯ ЗЕРНОВЫХ КУЛЬТУР В УСЛОВИЯХ СЕВООБОРОТА И БЕССМЕННЫХ ПОСЕВОВ С СИСТЕМАТИЧЕСКИМ ПРИМЕНЕНИЕМ УДОБРЕНИЙ НА ПЛОДОРОДИЕ ПОЧВЫ И УРОЖАЙ

ВАК РФ 06.01.01, Общее земледелие

Автореферат диссертации по теме "ВЛИЯНИЕ ДЛИТЕЛЬНОГО ВОЗДЕЛЫВАНИЯ ЗЕРНОВЫХ КУЛЬТУР В УСЛОВИЯХ СЕВООБОРОТА И БЕССМЕННЫХ ПОСЕВОВ С СИСТЕМАТИЧЕСКИМ ПРИМЕНЕНИЕМ УДОБРЕНИЙ НА ПЛОДОРОДИЕ ПОЧВЫ И УРОЖАЙ"

/

МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА СССР

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

ВЛИЯНИЕ ДЛИТЕЛЬНОГО ВОЗДЕЛЫВАНИЯ

ЗЕРНОВЫХ КУЛЬТУР В УСЛОВИЯХ СЕВООБОРОТА И БЕССМЕННЫХ ПОСЕВОВ С СИСТЕМАТИЧЕСКИМ ПРИМЕНЕНИЕМ УДОБРЕНИЙ НА ПЛОДОРОДИЕ ПОЧВЫ И УРОЖАИ

(Специальность № 06.01.01 —Общее земледелие)

На правах рукописи

РАШИД ИНАЛ

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук

МОСКВА — 1973

Диссертационная работа выполнена на кафедре земледелия и методики опытного дела Московской ордена Ленина и ордена Трудового Красного Знамени сельскохозяйственной академии им. К. А. Тимирязева.

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

Официальные оппоненты: доктор с.-х. наук Н. Н. Третьяков и кандидат с.-х. наук Б. А. Пиуновский.

Ведущее предприятие — Центральный институт агрохимического обслуживания.

Автореферат разослан « » 1973 года.

Защита диссертации состоится на заседании Ученого совета Агрономического факультета ТСХА « » • 1973 г. в час.

С диссертацией можно ознакомиться в ЦНБ ТСХА (10-й корпус).

Просим Вас принять личное участие в работе указанного Совета или прислать письменный отзыв по данному автореферату по адресу: г .Москва 125008, Тимирязевская ул., 47, корпус 8, Ученый совет ТСХА.

Отзывы, заверенные печатью, просьба направить в 2 экземплярах.

Ученый секретарь

доцент Ф. А. Девочкин.

ВВЕДЕНИЕ

Зерновая проблема и в период развернутого строительства коммунизма в СССР сохраняет первенствующее значение в подъеме всех отраслей сельского хозяйства. В связи с этим XXIV съезд КПСС поставил задачу — в девятой пятилетке (1971—1975 гг.) повысить урожайность зерновых в среднем на 4 центнера с гектара и к концу пятилетия валовой сбор зерна должен превысить 200 млн. т в год.

Среди совокупности важнейших мероприятий, определяющих технический прогресс в сельском хозяйстве, химизация земледелия заняла одно из ведущих мест. Настоящий период развития химизации земледелия характеризуется переходом от массового применения минеральных удобрений преимущественно под технические культуры к широкому использованию их под зерновые и кормовые культуры. В связи с этим возрастает необходимость в совершенствовании приемов использования удобрений. Для этого необходимо изучать и учитывать сложные взаимоотношения между почвой, растением и удобрением.

Для изучения многих вопросов земледелия, и в том числе химизации, большой интерес представляют многолетние опыты. Краткосрочные опыты, хотя и дают ценную информацию о текущей потребности почвы в удобрениях, но они не могут полностью выяснить эффективность удобрений, так как не позволяют учесть их последействие на продуктивность растений и на свойства почвы.

Большую научную ценность в этом смысле представляет многолетний опыт в Сельскохозяйственной академии им. К. А. Тимирязева, заложенный в 1912 году по инициативе академика Д. Н. Прянишникова. Весьма ценной стороной этого опыта является сохранение и выполнение постоянной методики, принятой при его организации, а также длительность его существования.

В результате длительного воздействия на почву различных приемов агротехники, удобрений, а также культивируемых растений формируются в ней определенные агрономические и агрохимические особенности.

В связи со сказанным в задачу наших исследований входило изучение глрдутпттгу п^трпергу..,. ,

1. Выявить количественные изменения некоторых агрофизических свойств почвы при длительном возделывании озимой ржи в условиях севооборота и бессменной культуры.

2. Установить содержание и фракционный состав азотного фонда почвы под озимой рожью при длительном применении удобрений, севооборота и бессменной культуры.

3. Определить содержание и состав фосфатного фонда почвы при длительном возделывании озимой ржи в условиях севооборота и бессменной культуры.

4. Выявить и сформулировать закономерности в эффективности длительного применения азота и фосфора под зерновые хлеба (рожь, овес).

Работа выполнена в течение. 1970—1972 гг.

Исследования проводились на кафедре земледелия и методики опытного дела под руководством профессора доктора сельскохозяйственных наук В. Е. Егорова.

В процессе исследований мы пользовались советами кандидатов с.-х. наук Д. В. Васильевой и И. П. Васильева и считаем своим приятным долгом выразить им глубокую благодарность.

Условия и методика проведения опыта

Наши исследования проводились на базе многолетнего опыта, заложенного в 1912 году на опытном поле, принадлежащем кафедре земледелия Петровской (ныне Тимирязевской) академии. Опыт заложен на среднеподзолистом легком пес-чанисто-пылеватом суглинке.

Опытный участок разделен на две части, на одной из которых размещены поля севооборота со следующим чередованием культур: пар черный, озимая рожь, картофель, овес с подсевом клевера, клевер, лен. На второй части опыта расположены поля бессменных культур, аналогичных севооборотному участку.

Каждое поле севооборота разбито на девять делянок, нз которых изучаются следующие варианты удобрений: 1—Ы; 2—Р; 3—К; 4—0 (контроль); о—НР; 6—МК; 7—РК; 8—на-воз + ИРК; 9—ЫРК. На полях бессменных культур осуществляется та же схема и, кроме того, еще 2 варианта: 10—навоз, И—0 (второй контроль).

В течение времени в опыт вносились некоторые улучшения (коррективы), соответствующие уровню развития агротехники и химизации. В частности, если в первый период опыта — до 1938 года — на делянки вносили ежегодно азота 7,5, фосфора— 15, калия — 22,5 кг/га и навоза 18 тонн/га, то с 1939 года дозы удобрений были повышены до следующего размера в кг действующего начала на га: азота — 75, фосфора — 60, калия — 90 и навоза —20 тонн/га.. Кроме того, была введена

зяблевая обработка под яровые культуры вместо весновспашки, а также черный пар под озимые. Стали высевать новые, более продуктивные сорта. Начиная с 1944 г. фосфорные и калийные удобрения стали вносить под осеннюю вспашку. Азотные удобрения в размере двух третей вносили под предпосевную обработку, а одну треть — в виде подкормок в ранний период роста растении.

Начиная с 1949 года на половину площади каждой делянки один раз в шестилетие стали вносить известь.

В 1955 году были еще раз пересмотрены дозы удобрений применительно к среднему уровню их в нечерноземной полосе. Удобрения вносили в дозах: азота — 50, фосфора — 75, калия— 60 кг и 10 тонн навоза на га.

В среднем за все 60 лет опыта на гектар ежегодно вносилось: азота — 36,9; фосфора — 43,6; калия — 50,1 кг и навоза 15,7 тонны.

Главной культурой в наших исследованиях была озимая рожь, которая занимала два поля: одно в севообороте и одно в бессменной культуре. Дополнительной культурой был овес, который также занимал два поля.

Озимая рожь в севообороте размещалась по черному пару, идущему после льна (или по обороту клеверного пласта). На четных нолях севооборота рожь высевается после занятого картофельного пара. Овес следует в севообороте после пропашной культуры.

Исследования структуры азотно-фосфатного фонда проводились нами на следующих вариантах опыта в севообороте и при бессменной культуре: контроль, ЫК, РК, НРК, ЫРК-Ь навоз, навоз + известь.

Образцы почвы для анализов отбирались два раза в год: весной, при выходе ржи в трубку, и второй раз — в период осеннего кушения ржи. Смешанный образец почвы составлялся из 25—30 отдельных проб, взятых буром на глубину 0— 20 см.

При определении содержания в почве азотных и фосфорных соединений нами использовались следующие методики: общий азот определялся методом микрокьельдаля, азот нитратный — по Грандваль-Ляжу, азот аммиачный — в 1,0 н КС1 вытяжке с реактивом Несслера, легкогидролизуемый азот — по И. Тюрину и М. Кононовой.

Общий фосфор определялся по Дениже в модификации Труога и Мейера, групповой состав минеральных фосфатов — по Чангу и Джексону.

Определение структуры почвы проводилось методом сухого просеивания. Водопрочность — на приборе Бакшеева.

Водопроницаемость определялась за период опыта в полевых условиях 4 раза прибором Васильева-Доспехова.

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

1. Влияние длительного применения удобрений в севообороте

и при бессменной культуре озимой ржи на некоторые агрофизические свойства почвы

О большом значении структуры почвы в регулировании водного, воздушного и пищевого режима почвы и благоприятном воздействии комплекса этих условии на развитие культурных растении свидетельствуют результаты многих исследовании.

Для наглядности структуру почвы принято выражать отношением агрономически ценной фракции 0,25—7 мм к фракции пыли <0,25 мм и крупных комков более 7 мм. Это отношение называется коэффициентом структурности.

Коэффициент структурности в почве севооборота по всем вариантам удобрения несколько выше, чем при бессменной культуре. Применение удобрений, особенно в сочетании с известкованием, во всех случаях улучшает структуру почвы. Например, коэффициент структурности в севообороте при отсутствии удобрений был 2,8, а на удобренном варианте 1ЧРК-гнавоз + известь увеличился до 3,6. При бессменном возделывании озимой ржи соответственно 2,7 и 3,1 (табл. 1).

Таблица 1

Влияние севооборота, бессменного возделывания озимой ржи на структурное состояние почвы и коэффициент фильтрации

(в среднем за 2 года)

Варианты опыта Се&ооборот Бессменный лосеп

коэффициент структурности % водопрочных агрегатов коэффициент фильтрации, мм/мин к 33 У о о я ¡в " р. Ё •е- 5, о С1" м С % водопрочных агрегатов коэффициент фильтрации, мм/мин

Контроль (без удобрении) . . . 2.8 55,2 0,5 2,7 48,4 0,3

МРК............ 3,1 56,8 0,6 2.8 51,6 0,5

КРК+навоз......... 3,2 59,6 0,8 3,0 56,4 0,6

К'РК+нгзоз-Нмвесгь . . . . 3,6 62,0 1,0 3,1 58,0 0,7

Важным свойством структуры является способность ее противостоять разрушающему действию воды.

В полученных нами данных наблюдаются довольно четкие различия в содержании водопрочных агрегатов в зависимости от удобрений и агротехники при возделывании озимой ржи в севообороте и в бессменной культуре (табл. 1).

При возделывании ржи в севообороте без применения удобрений содержание водопрочных агрегатов в почве на 8% выше, чем в том же варианте при бессменной культуре.

В результате применения удобрений содержание водопрочных агрегатов увеличивается. В почве севооборота содержание водопрочных агрегатов в варианте ЫРК+навоз-гизвесть увеличилось на 7%; в почве бессменной культуры ржи — на 10% но сравнению с контролем.

Среди агрономических свойств почвы, характеризующих ее плодородие, важную роль играет водопроницаемость почвы.

Под водопроницаемостью понимается способность почвы воспринимать воду, проводить ее по слоям в ненасыщенных горизонтах, а затем фильтровать сквозь толщу горизонтов, вполне насыщенных водой.

Коэффициент фильтрации характеризует интенсивность прохождения воды сквозь почвенные слои, вполне насыщенные водой, и выражается в мм в минуту.

Интенсивность и характер поступления воды в почву зависят от механического состава и физико-химических сзойств почвы, от плотности, порозности, структурности, влажности почвы и других факторов.

Ог водопроницаемости почвы зависит степень использования и накопления атмосферных осадков в виде дождя или талых вод. Хорошая водопроницаемость значительно снижает поверхностный сток воды.

Полученные данные показывают, что водопроницаемость почвы в севообороте значительно выше, чем при бессменном возделывании.

Применение минеральных и органических удобрений, особенно в сочетании с известкованием, как в севообороте, так и при бессменном возделывании ржи заметно повышает фильтрационные свойства почвы. Увеличивается интенсивность впитывания, а также повышается коэффициент фильтрации почвы. Коэффициент фильтрации почвы в севообороте в условиях применения минеральных удобрений, навоза и известкования почвы увеличился по сравнению с контрольным (без удобрения) вариантом с 0,5 до 1,0 мм/мин, а при бессменной культуре ржи — с 0,3 до 0,7 мм/мин (табл. 1).

2. Содержание и состав азотного фонда почвы

В результате хозяйственной деятельности человека из почвы с урожаями выносится большое количество азота и фосфора, которые не восполняются биохимическими и биологическими путями, что ведет к дефициту в их балансах. Поэтому для получения высоких и устойчивых урожаев сельскохозяйственных культур в большинстве случаев необходимо прибегать к внесению минеральных и органических удобрений. Резуль-

таты проведенных нами исследований свидетельствуют о высокой эффективности применения удобрений как минеральных, так и особенно минеральных совместно с органическими. Средняя прибавка озимой ржи за период опыта составляет от ЫРК в севообороте 7,8, при бессменном возделывании — 6,0 ц/га.

Вопрос о том, как изменяется под влиянием вносимых в почву удобрений состав азотного и фосфатного фонда почвы, представляет практический интерес при разработке системы удобрении.

Носителем основного запаса азота в почве является органическое вещество, причем 85—90% азота находится в форме гумусовых соединений и 10—15% в форме не вполне разложившихся остатков растений, животных и продуктов их ра-щепления: аминокислот, пектидов, аминов и амидов. Минеральные формы азога, аммиачные и нитратные соли составляют незначительную часть от общего количества азота в почве. Эти соединения и являются основным источником питания растений.

Ближайшим резервом пополнения минерального азотного фонда являются легкогидролизуемые органические азотсодержащие соединения почвы, которые состоят главным образом из амидов и некоторых аминокислот.

Для суждения о динамике азотного фонда в зависимости от систематического применения удобрений нами определялось валовое содержание азота, легкогидролизуемых его соединений, а также минеральные формы азота — нитратный и аммиачный.

Результаты наших исследований показывают, что длительное, систематическое применение удобрений приводит к значительному увеличению валового запаса азота в почве, что согласуется с имеющимися в литературе данными.

В результате применения азотных удобрений в сочетании с фосфорно-калийными (ЫРК) (табл. 2) содержание азота повысилось в севообороте на 22,2 мг, а при бессменном возделывании ржи на 23,3 мг на 100 г почвы, что составляет соответственно 23—24%. В случаях применения минеральных удобрений совместно с органическими и известкованием (ЫРК+навоз4-известь) содержание азота в почве увеличилось в севообороте на 36,7 мг, а при бессменной культуре на 36,2 мг на 100 г почвы, или примерно на 37%.

Как видно из наших данных, накопление азота в почве происходит не только за счет биологического связывания азота вносимых в почву удобрений, но и в некоторой мере за счет микробиологической аккумуляции азота воздуха и биологической аккумуляции азота подпахотного горизонта. Об этом свидетельствует увеличение общего азота на вариантах, где вносились только фосфорно-калийные удобрения. Данные по-6

Т а б л и ц а 2

Влияние длительного применения удобрений под озимую рожь на структуру азотного фонда почвы (по данным за 3 года) ' (Ы в мг на 100 г почвы)

Варианты N общий N легкоги-дролизуе-мый N нитратов N аммиака N доступный

Севооборот

Контроль (без удобре-

ний) ...... . 100,4' 10,3 1,20 2,44 3,64

РК........ . 110,0 10,4 1,18 2,81 3,99

ад.....•. . . 118,0 12,0 1,2 0 3,17 4,46

МРК........ 122,6 12,9 1,78 3,18 4,96

МРК+лавоз..... 132,3 13,7 2,02 3,68 5,70

ЫРК+навоз+пзвесть 137Д 14,5 2,10 3,78 5,88

Бессменный и о с с в

Контроль (бгз удобре-

ний) ....... 101,1 6,8 0,89 2,86 3,75

РК......... 105,8 7,3 1,81 3,24 5,05

ГОК...... . . 120,0 8,9 2,18 4,43 6,61

ЫРК........ 124,4 10,9 2,42 4,69 7,11

КРК+навоз . . . . . 135.5 10,5 2,62 5,05 7,67

№'К+навоз+известь 137,3 11,0 2,70 5,12 7,82

называют, что в условиях севооборота содержание общего азота в результате применения фосфорно-калийных удобрений увеличилось на 9,6 мг, а в бессменной культуре на 4,7 мг на 100 г почвы, что соответственно составляет 10 и 4% по отношению к контролю.

Значительно большее накопление азота в севообороте по сравнению с бессменной культурой, по-видимому, обусловлено наличием в севообороте клеверного поля.

Можно предполагать, что внесение фосфорно-калийных удобрений улучшает свойства почвы, тем самым способствует мобилизации азота атмосферы и подпахотного горизонта.

В результате длительного применения удобрений в почве увеличивается содержание легкогидролизуемого азота. Например, содержание легкогидролизуемого азота в варианте увеличилось по сравнению с контролем: в севообороте на 2,6, а в бессменной культуре на 4,1 мг на 100 г почвы. На варианте ОТ К+навоз + известь содержание легкогидролизуемого азота увеличилось в севообороте и в бессменном возделывании на 4,2 мг на 100 г почвы. Причем накопление этой фракции азота в севообороте происходит более интенсивно, чем в бессменной культуре. В результате содержание легкогидролизуемого азота в севообороте составляет примерно 10_

11% от общего азота, а то время как при бессменной культуре только 7,5—8%. Следовательно, разложение (гидролиз) органического азота в севообороте происходит интенсивнее. Последнее, по-видимому, обусловлено большей активностью всех биологических и биохимических процессов в связи с более интенсивной обработкой почвы, более высокими урожаями полевых культур и накоплением более разнообразных форм органических веществ.

Как показывают наши данные, содержание легкогидроли-зуемого азота в севообороте больше, чем при бессменной культуре, по всем вариантам опыта на 2,5—3,5 мг на 100 г почвы.

Это свидетельствует о более высокой возможности к разложению органического вещества в условиях севооборота и переходе его в легкогидролизуемые формы, а затем в минеральные соединения, т. е. большей мобильности.

Таким образом, в севообороте наиболее интенсивно проходила мобилизация в почве продуктов питания растений — минерального азота, и относительно интенсивнее расходовались запасы органического вещества и азота по сравнению с бессменной культурой.

В нашем опыте наблюдается более высокое содержание в почве минерального азота (нитратного и аммиачного) в условиях бессменной культуры, что можно объяснить более высоким потреблением азота из почвы в севообороте в связи с более высокими урожаями озимой ржи, чем в бессменной культуре, а также с большей редукцией нитратов корневой системой ржи.

Рассмотренные экспериментальные данные позволяют отметить, что в условиях длительного применения удобрений содержание и фракционный состав азотного фонда имеют однозначную направленность и структуру как в севообороте, так и в бессменной культуре.

Количественные изменения в содержании и составе азотного фонда наиболее выразительно связаны с интенсивностью системы удобрений (с дозами и сочетанием). Самое высокое содержание общего азота и любой его фракции в отдельности было при длительном применении трехфазной системы, состоящей из ^К-гнавоз-Ьизвесть.

Количество легкогидролизуемого (в 0,5 н Н«504) азота в течение всех трех лет наблюдений было неизменно выше в условиях севооборота, нежели ,в бессменном посеве. Это указывает на большую активность всех биологических и биохимических процессов в севообороте в связи с более интенсивной там обработкой, а также на иную природу органических веществ, которые формируются в севообороте, нежели в бессменной культуре.

3. Содержание и состав фосфатного фонда почвы

Фосфор в почве находится в форме органических и минеральных соединений.

Значительная часть фосфора находится в органической форме и использование его растениями возможно после разложения и минерализации органических соединений.

Минеральные фосфаты в почве представлены остатками первичных апатитов и вторичными соединениями с алюминием, железом, магнием, кальцием и др. В дерново-подзолистых почвах преобладают фосфаты полуторных окислов алюминия и железа, находящиеся в малорастворимом состоянии.

Таким образом, основная часть фосфатного фонда представлена недоступными или малодоступными формами фосфорных соединений.

По многочисленным литературным данным, регулярное, длительное применение удобрений способствует накоплению общего запаса фосфата в почве, а также мобилизации подвижных, усвояемых его соединений.

Воднорастворимые фосфаты удобрений в дерново-подзолистых почвах почти полностью переходят в соединения с алюминием и железом. Соотношение между алюмо- и железо-фосфатами зависит от дозы Р2О5, от механического состава почвы и от фиксирующей способности ее по отношению к фосфат-ионам, которая определяется содержанием и соотношением несиликатных окислов алюминия и железа в почве. В тяжелых по механическому составу почвах большая часть Р2О5 удобрений переходит в форму железофосфатов и меньшая — в форму алюмофосфатов. В легких по механическому составу почвах большая часть воднорастворимых фосфатов связывается с алюминием.

В наших исследованиях также наблюдается значительное увеличение валового содержания фосфора в почве, главным образом, за счет повышения содержания в ней растворимых фракций. Так, например (табл. 3), содержание общего фосфора увеличилось на варианте НРК в севообороте на 37,1, при бессменной культуре ржи — на 38,2 мг Р2О5 на 100 г почвы. На варианте ЫРК + навоз соответственно на 74,7 и 75,8 мг Р2О5 на 100 г почвы.

Содержание общего фосфора в почвах бессменного посева ржи во всех вариантах опыта несколько выше, чем в почвах соответствующих вариантов в условиях севооборота. Вероятно, это.объясняется более высоким в севообороте выносом из почвы фосфатов растениями в связи с более высокими урожаями сельскохозяйственных культур в севообороте по сравнению с бессменной культурой.

Таблица 3

Влияние длительного применения удобрений под озимую рожь на фракционный состав фосфатов почвы (по данным за 3 года) (Р2О5 в мг на 100 г почвы)

Фракции фосфатов

Контроль

РК

мк

КРК

ЫРК+

навоз

Севооборот

Р общий ...... 110,4 144,7 107,0 147,5 185,1

Р рыхлосвя\заинын . . . 0,3 0,8 0,4 0,8 2,3

Р—А1 ....... 9,С 21,5 11,2 26,0 45,6

Р—Ре........ 18,4 23А 18,3 29,6 35,6

Р-Са....... 9,0 10,3 7.4 10.8 10,7

Р растворимы» .... 37,3 64,0 . 37,3 67,2 94,2

Б е с с м е 11 и ы ¡г п о с е в

Р общин ...... 116,5 147,7 108,3 154,7 192,3

Р рьгхлосвязамиый . . . 0,4 0,9 0,3 0,9 2,1!

Р—Л1 ....... 12,9 26,8 13,4 29,9 48,4

Р—Ре........ 19,8 26,9 17,5 28,4 34,7

Р-Са....... 9,5 10,6 8,4 12,4 11,6

Р растворимый .... 42,6 65,2 39,6 71,6 96,8

В результате длительного применения фосфорных удобрении значительно повысилось содержание растворимых фосфатов (Р — рыхлосвнзанных и алюмофосфатов).

Суммарное содержание растворимого, выделенного по методике Чанга и Джексона, фосфора на варианте ЫРК увеличилось: в севообороте на 30, а при бессменном посеве ржи на 29 мг Р205 на 100 г почвы; на варианте ЫРК+навоз увеличение произошло соответственно на 56,9 и 54,2 мг Р2О5 на 100 г почвы.

Наши данные свидетельствуют также о том, что под влиянием вносимых удобрений в почве происходит значительная перегруппировка в составе растворимых фосфатов в сторону увеличения содержания наиболее доступной растениям фракции: рыхлосвнзанных фосфатов, а также алюмофосфатов. Например, содержание рыхлосвнзанных фосфатов на варианте ЫРК увеличивается по сравнению с контролем: в севообороте с 0,3 до 0,8, а при бессменном возделывании ржи с 0,4 до 0,9 мг Р205 на 100 г почвы. Еще более" значительное накопление в почве рыхлосвнзанных фосфатов происходит при внесении минеральных удобрений совместно с органическими. В этих вариантах содержание рыхлосвнзанных фосфатов по сравнению с контролем увеличивается в 5—7 раз.

По имеющимся литературным данным, выделяемые по Чан-гу и Джексону минеральные соединения фосфора по растворимости стоят в ряду Л1-Р>Ре-Р» Са—Р. В исследованиях, проведенных на данном опыте ранее (Н. К. Колянда), наблюдалось относительно меньшее содержание фосфатов алюминия

в почвах под культурными растениями по сравнению с почвами бессменного пара, что, очевидно, свидетельствует о более интенсивном их использовании растениями.

Результаты наших исследований показывают также, что на почве, находящейся под озимой рожью и не получавшей фосфорных удобрений (контрольный вариант и вариант ЫК), преобладают фосфаты железа.

В результате длительного применения фосфорных удобрений не только увеличивается содержание растворимых фосфатов (рыхлосвязанных, А1—Р, Ие—Р и Са—Р), но и изменяется их соотношение в сторону относительного и абсолютного увеличения фракции алюмофосфатов. В почвах, не удобрявшихся фосфорными удобрениями, содержание алюмофосфатов было почти в два раза ниже, чем железофосфатов. В почвах, удобрявшихся полной смесью минеральных удобрений, содержится почти равное количество алюмо- и железофосфатов. При длительном применении минеральных удобрений совместно с навозом содержание алюмофосфатов значительно превышает содержание железофосфатов в почве.

Таким образом, в результате систематического применения фосфорных удобрений (суперфосфата) запасы фосфора в почве значительно возрастают за счет, главным образом, увеличения наиболее подвижных и доступных для растений соединений фосфатов полуторных окислов, преимущественно алюмофосфатов. По-видимому, этому способствует увеличение подвижности полуторных окислов, вызванное подкислением почвенного раствора в связи с внесением суперфосфата и азотно-калийных удобрений.

Соотношение фракций доступных фосфорных соединений почвы, выделяемых по методике Чанга и Джексона, резко изменяется в сторону увеличения рыхлосвязанных фосфатов, а также в сторону абсолютного и относительного возрастания фракции алюмофосфатов.

Следовательно, в результате длительного применения удобрений значительно возрастает подвижность фосфатного фонда почвы, доступность его растениям. Вносимый фосфор не обращается в празднолежащий, мертвый капитал.

Содержание общего фосфора по всем вариантам удобрений при бессменном возделывании ржи несколько выше, чем в севообороте за счет, главным образом, наиболее растворимых фосфатов (рыхлосвязанных и алюмофосфатов). Некоторое уменьшение содержания растворимых фосфатов, а также общего фосфора в почвах севооборота по сравнению с почвой бессменного посева ржи, по-видимому, связано с большим его выносом наиболее высокими урожаями сельскохозяйственных культур в севообороте.

4. Влияние длительного применения севооборота, бессменного посева и удобрений на урожай зерновых культур

Для изучения эффективности удобрений при длительном их применении под зерновые,культуры нами обработаны урожайные данные по озимой ржи и овсу по всем вариантам схемы за период опыта с 1912 по 1972 г.

Полученные результаты свидетельствуют о высокой эффективности удобрений в опыте как в севообороте, так и при бессменной культуре, и о большом преимуществе для урожая зерновых культур севооборота перед бессменным посевом. По варианту полной смеси минеральных удобрений (ЫРК) средний урожай ржи в бессменном посеве составил 13,3 ц, в севообороте— 22,4 ц/га.

Однако эффективность отдельных элементов питания, например азота и фосфора, и их сочетаний с другими эле:чента-ми была различной в зависимости от условий выращивания озимой ржи и овса. . _ '-•■■•

Представленные в табл. 4 данные свидетельствуют о том, что длительное применение только одного азотного удобрения

■ Т а б л и ц а 4

Средние урожаи озимой ржи по ротациям севооборота за 60 дет

- Урожаи, ц/га

Годы * Ро ГЕНИИ МК РК МРК

О N . Р

1912—1917 I 13,8 10,7 .17,6 13,0 22,7 21,6

1918—1923 II 16,4 15,9 20.4 17,1' 21,0 21,0

192 4—11929 III 12Д 7,5' 15,3 13,9 20,1 19,1

1930—1935 IV 12,2 14,1 15,4 14,0 16,5 15,9

1930—1941 V 10,2 8,9 17,6 13,1 19,7 18,3

1942—1947 VI 10,3 12,6 19,5 11,0 19,8 . 21,0

1948—'1953 VII 13,4 14,9 20,5 9,8 22,4 24,1'

1954—1959 VIII 17,5 20,5 21,6 21,0 28,7 30,4

1960—1965 IX 15,9 19,9- 25,3 20,4 27,2 24,1

" 1966—1971 X 20,2 21,6 25,6 27,5 28,1 24,1

* За 60 лет. 14,6 15,4 20,2 16,5 23,1 22,4

НСРсз= 1,9 ц/га.

в условиях данного севооборота не дает существенных и стабильных прибавок урожая озимой ржи. Средние прибавки урожая за период опыта меньше одного центнера на гектар. При повышении доз вносимых удобрений (в 1939 г.) прибавки урожая несколько увеличились. На фоне фосфорно-калийных удобрений азотные не давали прибавок урожая.

Вместе с тем наблюдаются высокие прибавки урожая озимой ржи в севообороте от фосфорных удобрений как при одиночном их внесении, так и особенно при сочетании с калийными и азотно-калийными удобрениями. В частности, средняя за период опыта прибавка урожая от фосфора на фоне калийных удобрений составляет 8,5 ц/га.

Таким образом, рассмотренные данные свидетельствуют об отсутствии эффективности азотных удобрений в условиях данного севооборота. Объясняется это, главным образом, тем, что озимая рожь в севообороте следует по черному пару, который, в свою очередь, размещается по обороту клеверного пласта после льна. При этом создаются оптимальные условия для мобилизации азота в почве из органического вещества, о чем свидетельствуют приведенные ранее данные о составе азотного фонда (табл. 2). В связи с этим в почве накапливается достаточно азота для того, чтобы обеспечить формирование урожая ржи до 30—40 ц/га и отчасти последующих культур. Вместе с тем фосфорные удобрения в условиях экспериментального севооборота обеспечивают высокие прибавки урожая.

Т а б л и ц а. 5

Средние урожаи бессменной озимой ржи по шестилетиям за 60 лет

(ц/га)

Урожаи, ц/га

Годы * Рогацни МК Р'К

О N Р КРК

1912—1017 I 10,3 10,3 10.4 11,8 11,5 13,2

1918—1923 Ы 8,3 8,0 9,1 8,8 8.7 9,6

1924—11929 III 6,7 7,4 8,1 7,8 8,5 10,9

1930—1935 IV 6,8 7,0 7,3 6,9 8,3 ЮЛ

1936—1941 V 3,6 2,8 6,2 5,5 7,4 7,9

1942—1947 VI 3,4 2,7 3,8 4,3 3,8 8,1

1948—,1953 VII 5,9 4,3 6,4 5,8 6.4 12,9

1954—1959 VIII 8,9 5,1 7,5 9,8 13,8 20,9

1960—1965 IX 8,4 8,6 9.7 11,5 10,7 15,4

1966—1971 X 8,9 11,3 11,6 15,1 13,0 19,9

* За 60 лег. 7,1 7,0 8,2 9,0 9,4 13,3

НСР<в = М и/га.

В табл. 5 представлены данные урожайности озимой ржи при бессменном возделывании. В отличие от севооборота они свидетельствуют о сравнительно высокой и устойчивой эффективности азотных удобрений на фоне фосфорно-калийных, а также фосфорных на фоне азотно-калинных. В частности, прибавка урожая озимой ржи от азотных удобрений здесь

в среднем за период опыта составила 3,9, а от фосфорных — 4,3 ц/га.

Таким образом, основную роль в формировании урожая озимой ржи в условиях данного севооборота играют фосфорные удобрения. Положительная, реакция озимой ржи на азотные удобрения отмечена в течение трех ротаций из деЬяти (VI, VII, VIII). В остальных случаях потребность растений в азоте обеспечивается за счет.минерального азота почвы, мобилизуемого при применении высокого уровня агротехники в пару. ... " .'' '

Для формирования урожая . овса в условиях севооборота также наибольшее значение имеют фосфорные удобрения. Величина урожая .на фоне фосфорно-калийного удобрения близка к урожаю на полной'смеси "(NPK). Однако роль азотных удобрений в формировании урожая овса более значительна, чем для озимой ржи. Такие различия в реакции озимой ржи и овса на азотные удобрения обусловлены, по-видимому, лучшими предшественниками у озимой ржи по сравнению с овсом.

В условиях бессменного посева наблюдаются несколько иные закономерности в действии удобрений на формирование : урожая. Наибольшие урожаи зерновых при их бессменном возделывании были получены при-внесении полного минерального удобрения, причем наиболее высокие прибавки получены при увеличении доз удобрений (1939). Низкие дозы оказались малоэффективными. -- : ^ .

Результаты анализа урожая.озимой ржи за период выполнения настоящей работы 1970—1972 гг. (табл. б) повторяют собой закономерности, наблюдавшиеся за многолетний период опыта.- ; : -

' . ; ^ Г Таблица' 6

Средние урожаи озимой ржи по .периодам (ц/га)

: Пе-рноды Севооборот Бессменный! посев

О . РК: NPJC о : РК NPK

1970—'1972 . . . . . 24,3 :з2»5.: 28,2 9.6 12,9 24,6

X ротация (1966—1971) 20,2: 28,1 24,1: 8,9 : 13,0 19,9.

За 60 лег ...... 14,6. 23,1 22,4, 7,1 9,4 13,3

-

Однако уровень урожая озимой ржи за этот период по всем вариантам опыта как в севообороте, так и.при бессменном посеве значительно выше-средних, за 60 лет! Это обстоятельство свидетельствует, главным образом, о повышении окультурен-ности почвы и совершенствовании ^способов обработки.

В результате длительного применения севооборота урожаи озимой ржи по сравнению с бессменной ее культурой удваиваются, а при применении полной смеси удобрений в опыте происходило дальнейшее повышение урожаев зерновых культур. В среднем за 60 лет оно в севообороте увеличилось с 7,1 до 22,4 ц, то есть более чем в 3 раза.

Исследования показывают, что в условиях плодосменного севооборота с высокими урожаями (50—60 ц/га) клевера и классическим черным паром решающую роль в окультуривании почвы и в формировании высокого урожая озимой ржи играют фосфорные удобрения. Они обеспечивают наиболее высокие прибавки урожая по сравнению с азотными на всех испытываемых в опыте фонах удобрений, что явствует из сопоставления данных таблиц 7 и 8.

Таблица 7

Эффективность азота по средним данным за 60 лет (1912—1971 г.) (прибавка в ц/га)

Условия примен-ения Рожь Овсс

севооборот беССМеН-НЫГ» посез севооборот бессменный посев

При одиночном применении азота +0,8 —>0,1 + 0,7 + 1,5

По фону фосфора...... —0,2 +11,8 + 0,5 + 1,6

По фону калия ........ + 0,6 + 1,1 + 0,1 + 0,5

По фону фосфора и калия . . . —0,7 + 3,9 + 1,2 + 1,9

Таблица 8

Эффективность фосфора по средним данным за 60 лет (1912—19711 г.)

(прибавка в ц/га)

Рожь Овес

Условия применения севооборот бессменный посев севооборот бессменны ¡Г посев

При одиночном фора применении: фое- +5,6 + 1Д +2.0 +0,9

По фону азота +4,6 +3,0 + 1.8 + 1.0

По фону калия1 +7,2 + 1,5 +2,7 + 1,8

По фону азота и калия . . . . +5,9 +4,3 +3,8 +3,2

В условиях бессменной культуры, где ограничено количество обработок почвы, в связи с чем мобилизация почвенных запасов питательных веществ . проходит в меньшей степени, чем в условиях севоборота, потребность как в фосфорных, так и особенно в азотных удобрениях'возрастает. При бессменной культуре озимой ржи наибольшие прибавки урожая дает полная смесь минеральных удобрений (ЫРК). В этом варианте удобрений средние .за 60 лет прибавки урожая от азотных удобрений на фоне РК. составили 3,9 ц, а от фосфорных удобрений на фоне МК — 4,3 ц/га. .Таким образом, в условиях бессменной культуры наблюдается высокая отзывчивость озимой ржи и на азотные, и на фосфорные удобрения.

Вывод ы

1. Исторический, длительный опыт, ТСХЛ, который в течение 60 лет проводится по схеме Д. Н. Прянишникова, подтвердил и доказал, что задача повышения урожайности зерновых культур на 4 ц с гектара за девятую пятилетку на выпаханных и истощенных подзолистых почвах нечерноземной зоны является научно обоснованной, реальной и выполнимой.

2. Длительное возделывание -зерновых культур — ржи и овса — в севообороте и бессменном посеве при систематическом применении минеральных, удобрений, навоза и извести является одним из мощных факторов в формировании наивысших урожаев этих культур и сильнодействующим рычагом в формировании азотного и фосфатного фонда плодородия подзолистых почв, улучшения-их структурности и водопроницаемости. -

3. В результате применения минеральных удобрений и особенно при сочетании их с органическими значительно улучшается структура почвы и; ее ^водопрочность. Улучшаются фильтрационные свойства почвы." Увеличивается интенсивность впитывания воды почвой, удлиняется период впитывания, что очень важно для наиболее полного использования атмосферных осадков и талых вод.

4. Количественные закономерности и сдвиги во времени в содержании и составе азотного и фосфатного фондов плодородия и их любой отдельной фракции наиболее выразительно связаны с интенсивностью системы удобрений. При длительном применении трехфазной системы, состоящей из ЫРК+навоз-т-известь, азотный и фосфатный фонды.были бездефицитными. .• - "

5. Количество легкогидролизуемого азота (в 0,5 и Ь^О^ в течение всех трех лет наблюдений было неизменно выше в условиях севооборота, нежели-в бессменной культуре; при этом в севообороте гидролизуемый азот составлял 10—11%'.

а при бессменном возделыпанни лишь 7—8% от общего содержания. В условиях севооборота разложение и минерализация органического вещества в связи с наиболее интенсивной обработкой почвы и содержанием в ней более разнообразных форм органических веществ, а также высоким уровнем всех биологических и биохимических процессов происходят несколько по иной схеме, чем в условиях бессменной культуры.

6. В результате длительного систематического применения фосфорных удобрении под зерновые культуры, несмотря на значительный вынос фосфора с зерном, его запасы в подзолистой почве возрастают. При этом соотношение фракций растворимых фосфорных соединений резко изменяется в сторону увеличения рыхлосвязанных фосфатов. Наблюдается также относительное и абсолютное возрастание фракции алю-мофосфатов. Длительное применение фосфорных удобрений увеличивает оборачиваемость оборотного фонда фосфатов.

7. Обобщение материалов 60-летнего выращивания зерновых культур в условиях севооборота и бессменных посевов при систематическом применении удобрений вскрывает ряд закономерностей в эффективности севооборота и удобрений. Подопытные растения — рожь и овес — имеют практически однозначную потребность в севообороте и высоком уровне агротехники для обеспечения прогрессивного роста их продуктивности. В результате применения севооборота урожаи зерновых культур удваивались. Урожай озимой ржи в условиях севооборота под влиянием удобрений утроился по сравнению с контрольным вариантом в бессменной культуре.

8. За 60 лет опыта не было ни одного случая, когда бы урожай в севообороте был ниже соответствующего урожая в бессменном посеве. В движении урожаев по годам и ротациям установлены однозначность и параллелизм.

9. В севообороте плодосменного типа с высокими урожаями клевера преимущественное значение имеют фосфорные удобрения, что в значительной степени определяется важной их ролью в окультуривании почвы и, в частности, в устранении вредного действия алюминия. Потребность в азоте намечается во вторую очередь, а при бессменном возделывании зерновых культур азот имеет первостепенное значение.

Рекомендации

Для подъема культуры земледелия и получения высоких урожаев зерновых хлебов в льноводческих колхозах Нечерноземной зоны рекомендуются следующие мероприятия:

1. Испытанный в течение 60 лет севооборот плодосменного, аграрно-промышленного типа с посевом льна, клевера,

зерновых и картофеля. В условиях этого севооборота урожаи ржи достигал 40 ц/га.

2. Трехфазная система питания растений и окультуривания подзолистых почв, состоящая из ежегодного применения под каждую культуру севооборота азота, фосфора и калия (ЫРК), периодического применения, навоза, главным образом под картофель и в пару под озимую рожь, и повторного, один раз за ротацию, применения известкования.

3. Широкое производственное испытание в колхозах центральных районов Нечерноземной зоны системы удобрений, основанной на строгом учете содержания и фракционного состава азотного и фосфатного фондов почвы.

По материалам диссертации опубликовано:

1. Влияние длительного удобрения озимой ржи в севообороте и при бессменной культуре на содержание гумуса в почве, ее структуру и фильтрационную способность. Известия ТСХА, вып. 2, 1973.

Рашид И НАЛ

Объем I1/« п- л. Заказ 1049. Тираж 150

Типография Московской с.-х. академии' им. К. А. Тимирязева Москва 125038. Тимирязевская ул., 44