Влияние удобрений на плодородие почв северной лесостепи Западной Сибири

Галеева, Любовь Павловна

Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему
Влияние удобрений на плодородие почв северной лесостепи Западной Сибири
ВАК РФ 06.01.04, Агрохимия

Автореферат диссертации по теме "Влияние удобрений на плодородие почв северной лесостепи Западной Сибири"

На правах рукописи

ГАЛЕЕВА Любовь Павловна

ВЛИЯНИЕ УДОБРЕНИЙ НА ПЛОДОРОДИЕ ПОЧВ СЕВЕРНОЙ ЛЕСОСТЕПИ ЗАПАДНОЙ СИБИРИ

06.01.04 - агрохимия

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание учёной степени доктора сельскохозяйственных наук

16 П/-П ш

Тюмень - 2013

005059107

Работа выполнена в Новосибирском государственном аграрном университете

Научный консультант: доктор сельскохозяйственных наук,

профессор, заслуженный деятель науки РФ, Семендяева Нина Вячеславовна

Официальные оппоненты: Ермохин Юрий Иванович,

доктор сельскохозяйственных наук, профессор, заслуженный деятель науки РФ, профессор кафедры агрохимии Омского государственного аграрного университета

Усенко Владимир Иванович,

доктор сельскохозяйственных наук, профессор, директор НИИ садоводства Сибири им. М.А. Лисавенко

Сорокина Ольга Анатольевна,

доктор биологических наук, профессор, профессор кафедры почвоведения и агрохимии Красноярского государственного аграрного университета

Ведущая организация: Институт почвоведения и агрохимии СО РАН

Защита состоится «26» июня 2013 г. в 10-00 часов на заседании диссертационного совета Д 220.064.02 при Государственном аграрном университете Северного Зауралья по адресу:

625003, г. Тюмень, ул. Республики, 7.

Тел./факс: 8 (3452) 46-87-77, E-mail: dissTGSHA@mail.ru

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Государственного аграрного университета Северного Зауралья.

Автореферат разослан «19» апреля 2013 г.

Учёный секретарь диссертационного совета, кандидат с.-х. наук

Литвиненко Наталья Владимировна

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. Различные виды антропогенных воздействий на почву изменяют её свойства, влияют на эффективное и потенциальное плодородие (Ковда, 1965; 1989; Булычёв, 1974; Авдонин, 1979; Щербаков и др., 1983; 1989; Шишов и др., 1991; 2003; Муха, 2004; Иванов, 2011 и др.).

Систематическое применение минеральных и органических удобрений в условиях Западной Сибири оказывает положительное влияние на процессы гумусообразования, стабилизирует азотный фонд почв, улучшает их фосфатный и калийный режим, повышает продуктивность сельскохозяйственных культур (Кочергин, 1965; 1984; Орловский, 1979; Бурлакова, 1984; Чагина и др., 1986; Клёнов, 1998; 2000; Гамзиков и др., 1992; 2003; 2007; Шарков, 1997; Храмцов и др., 1998; Красницкий, 2003; Мурин и др., 2000; Степанов и др., 2006).

В современном земледелии значительная часть урожая формируется за счёт мобилизации почвенного плодородия без компенсации выносимых с урожаем элементов питания (Завалин, 2009). Резкое сокращение применения органических и минеральных удобрений в пашне в последнее время нередко приводит к ухудшению многих свойств почв, уменьшению их плодородия и снижению продуктивности сельскохозяйственных культур. Проведение научно-исследовательских работ по сохранению и эффективному использованию плодородия почв имеет актуальное значение.

Цель исследований — изучение влияния удобрений на плодородие серых лесных почв, чернозёмов выщелоченных и почв солонцовых комплексов северной лесостепи Западной Сибири.

Задачи исследований:

1. Установить особенности изменений свойств серых лесных почв, чернозёмов выщелоченных и почв солонцовых комплексов при сельскохозяйственном использовании.

2. Определить влияние минеральных удобрений, способов их внесения и сидеральных культур на плодородие почв и продуктивность сельскохозяйственных культур.

3. Дать экономическую оценку применения удобрений на чернозёмах выщелоченных.

Научная новизна. Впервые для условий северной лесостепи Западной Сибири установлены региональные особенности действия удобрений на изменение морфологических свойств и плодородие зональных серых лесных почв, чернозёмов выщелоченных и интразональных почв солонцовых комплексов. Изучено влияние удобрений на гумусовое состояние, гранулометрический состав, физико-химические свойства, азотный, фосфатный и калийный режимы почв и продуктивность сельскохозяйственных культур. Определена поглотительная способность серых лесных почв и чернозёмов выщелоченных в отношении фосфора. Выявлены особенности микробиапьного поглощения углерода, азота и фосфора в чернозёмах выщелоченных. Дана

экономическая оценка применения удобрений под сельскохозяйственные культуры на чернозёмах выщелоченных.

Защищаемые положения

1. Удобрения поддерживают содержание гумуса в почвах, влияют на обогащённость органического вещества азотом и фосфором и улучшают фосфатный режим почв.

2. Эффективными приёмами повышения плодородия чернозёмов выщелоченных являются использование сидеральных паров с горохоовсяной смесью и фацелией, рядковое внесение минеральных удобрений под зерновые культуры и локальное - под картофель.

Теоретическая значимость работы. В серых лесных почвах определена зависимость содержания фосфора от количества гумуса и обменных оснований. Показано, что на величину и скорость поглощения легкодоступного фосфора этими почвами прямое влияние оказывает содержание крупной пыли и ила. В чернозёмах выщелоченных количество обменных оснований возрастает в ряду: многолетние травы < пашня = целина и имеет прямую связь с гумусом. Установлена высокая прямая зависимость валового азота с гумусом; нитратного азота с гумусом, валовым азотом и обменным кальцием; валового и легкодоступного фосфора (I) с гумусом. Под многолетними травами на чернозёмах выщелоченных усиливается связь легкодоступного фосфора (I), а под зерновыми культурами - подвижного фосфора (<3) с валовым азотом, обменным кальцием и фосфатами Ре-Р.

Практическая значимость работы. На основании изучения особенностей изменения свойств и плодородия зональных и интразональных почв создана научная основа рационального использования пахотных и залежных угодий северной лесостепи Западной Сибири. Разработаны пути поддержания плодородия антропогенно-изменённых почв с помощью минеральных удобрений, способов их внесения и сидеральных паров.

Полученные данные можно применять при создании новых технологий управления продукционным процессом в условиях минимализации затрат на производство продукции. Они также могут использоваться учреждениями и организациями, проводящими мониторинг состояния плодородия почв при различном антропогенном воздействии на них.

Результаты исследований вошли в курсы лекций и практических занятий по дисциплинам: «Региональные особенности почв Новосибирской области», «Методы почвенных и агрохимических исследований», использованы при написании рекомендаций по применению минеральных удобрений для получения планируемой урожайности яровой пшеницы в условиях Северной Кулунды в 2009-2010 гг. на площади 800 и 2900 га (ОАО «Колыбельское» и ООО «Простор» Краснозёрского района Новосибирской области).

Апробация работы. Основные положения и результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на Международных (Новосибирск, 2003, 2005-2007, 2012; Оренбург, 2003; Челябинск, 2004; Иркутск, 2005, 2006, 2009, 2011, 2012; Абакан, 2007, 2009; Барнаул, 2009-2013; Омск, 2009; Москва, 2010, 2012), Всероссийских (Санкт-Петербург, 1996, Новосибирск, 2004, 2007;

Пущино, 2007; Ростов-на-Дону, 2008; Киров, 2009; Томск, 2002, 2010; Москва, 2011; Петрозаводск, 2012) и региональных (Новосибирск, 2006-2009; Краснодар, 2007) конференциях и съездах.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 50 работ, в том числе 12 статей в изданиях, рекомендованных ВАК РФ, а также 2 учебных пособия, утверждённых УМО вузов РФ.

Объём и структура работы. Диссертационная работа изложена на 340 страницах компьютерного текста, состоит из введения, 5 глав, выводов и предложений производству. Включает в себя 52 таблицы, 78 рисунков и 42 приложения. Библиографический список состоит из 420 источников, из них 20 на иностранных языках.

Личный вклад. Автору принадлежит: разработка программы исследований, постановка, организация и проведение лабораторных и полевых опытов, выполнение основной части (80%) аналитических работ, анализ и интерпретация полученных результатов, их статистическая и экономическая оценка, формулирование выводов и предложений производству. Экспериментальные и теоретические исследования на почвах солонцовых комплексов выполнены в период 1985-1995 гг. на бывшем солонцовом стационаре ГНУ СибНИИЗХим СО РАСХН по государственному заданию 051.01.01.05, раздел НЗ и Проекту ГКНТ № 1-381. На серых лесных почвах, чернозёмах выщелоченных и залежных почвах солонцовых комплексов — в период 1996-2011 гг. на кафедре почвоведения, агрохимии и земледелия Новосибирского ГАУ.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

1 Состояние проблемы (литературный обзор)

На основе анализа научной литературы даётся анализ гумусового состояния почв, их азотного, фосфатного, калийного режима и влияние на плодородие. Показано действие минеральных удобрений, способов их внесения и сидеральных паров на плодородие почв и продуктивность сельскохозяйственных культур.

2 Объекты, методика и условия проведения исследований

Исследования проводили в лесостепной зоне Западной Сибири. Объекты исследований — серые лесные почвы, чернозёмы выщелоченные и почвы солонцовых комплексов; сельскохозяйственные культуры: яровая пшеница Новосибирская 29, овёс Краснообский, 2 сорта среднераннего картофеля; сидераты: горохоовсяная смесь, фацелия и смесь рапс+горчица; минеральные удобрения: аммиачная селитра, двойной гранулированный суперфосфат, хлористый и сернокислый калий и азофоска.

Изучение изменений морфологического строения и свойств почв при антропогенном воздействии проводили с помощью профильного, морфологического и географического методов. Исследовали почвенные разрезы серой лесной оподзоленной почвы в лесу и пашне под овощными культурами (п. Краснообск, северная лесостепь Приобья, 2005); тёмно-серой

лесной почвы в лесу и пашне под зерновыми культурами (ОПХ «Элитное», северная лесостепь Приобья, 2005 г.), чернозёма выщелоченного на целине (территория радиостанции г. Новосибирска), на пашне зернопропашного севооборота и под многолетними сеяными травами учебно-опытного поля НГАУ (учхоз «Тулинское», северная лесостепь Приобья, 2007 г.) (табл. 1).

Таблица 1 - Агрохимические свойства серых лесных почв и чернозёма выщелоченного в слое 0-20 см_

Показатели Серая лесная оподзоленная Тёмно-серая лесная оподзоленная Чернозём выщелоченный

лес овощные культуры лес зерновые культуры целина зерновые культуры многолетние травы (галега+кострец)

Гумус, % 3,60 3,63 6,56 6,03 5,98 5,75 5,68

К% 0,162 0,147 0,319 0,190 0,286 0,266 0,179

Р. % 0,129 0,193 0,188 0,240 0,192 0,191 0,208

рН (н2о) 6,63 6,36 6,53 6,48 6,90 7,00 6,81

Р2О5 (I), мг/кг 0,20 1,40 0,40 0,85 0,25 0,80 1,10

Р2О5(0), мг/кг 85,2 90,0 140,0 114,2 129,6 109,8 206,9

КгО, мг/кг 225,9 96,4 125,0 156,6 152,1 153,4 168,7

Са^+Мё2+, мг-экв/100г 27,6 20,0 27,5 34,3 37,3 38,8 27,5

Са'\ % от суммы 83,5 48,5 77,4 86,9 67,4 77,1 70,9

В полевом опыте 1 (бывший солонцовый стационар, ОАО «Кабинетное» Чулымского района Новосибирской области, северная лесостепь Барабы) в течение 4-х ротаций севооборота пар-пшеница-овёс-овёс (1981-1995 гг.) изучали действие ежегодного внесения минеральных удобрений и их последействие при переходе пашни в залежь (1996-2005 гг.). Почвенный покров - солонцы чернозёмно-луговые корковые, мелкие, средние и глубокие мало- и средненатриевые в комплексе с лугово-чернозёмными и чернозёмно-луговыми солонцеватыми почвами тяжелосуглинистыми и глинистыми (табл. 2). Варианты опыта: 1. контроль (без удобрений); 2. N30; 3. N90; 4. Р40; 5. Р12<ь 6. К30Р40; 7. Ы90Р12о; 8. ЫздР^оКзо. Повторность - 4-х кратная, учётная площадь делянки 170 м2 (10x17).

Влияние способов внесения минеральных удобрений на плодородие чернозёма выщелоченного и продуктивность яровой пшеницы изучали в полевом опыте 2 (учебно-опытное поле НГАУ, учхоз «Тулинское», 2006-2008 гг.). Варианты опыта: 1. контроль (без удобрений); 2. разбросное внесение; 3. рядковое внесение (сеялкой СН-16 при посеве); 4. локальное (врезание сеялкой СН-16 на глубину 10-12 см перед посевом). Удобрения вносили в виде азофоски в дозе Н)зР4зК4з. Повторность опыта 4-х кратная, учётная площадь делянки 75 м2 (5x15), расположение делянок — ярусное.

Таблица 2 - Агрохимическая характеристика почв опытов

Показатели опыт 1 опыт 2 | опыт 3 | опыт 4

Почвы солонцовых комплексов Чернозёмы выщелоченные

Гумус, % 6,0-9,0 5,70 4,56 6,92

N, % 0,250-0,470 0,266 0,226 0,277

Р, % 0,090-0.180 0.191 0,172 0,191

рН (н2о) 7,10-8,00 7,17 7,14 7,17

Р205 (I), мг/кг 0,30-0,65 0,38 0,44 0,16

Р20, (Q), мг/кг 21,0-25,0 109,8 147,5 105,8

К20, мг/кг 316,0 153,4 91,7 136,7

Са'4" + Mg2+, мг-экв/100 г 36,4 38,8 36,2 34,5

Са2+, % от суммы 36,0 77,0 82,3 84,0

Na обменный, мг-экв /100 г 2,5-4,0 - - -

Действие минеральных удобрений на плодородие чернозёма выщелоченного и урожайность картофеля изучали в полевом опыте 3 (учебно-опытное поле, п. Краснообск, 2005-2007 гг.). Варианты опыта: 1. контроль (без удобрений); 2. Ы80К160; 3. ЫвсАоК,«]. Повторность 4-х кратная, учётная площадь делянки 28 м2 (4x7).

Влияние чистого и сидеральных паров на свойства чернозёма выщелоченного изучали в полевом опыте 4 (учебно-опытное поле НГАУ, учхоз «Тулинское», 2008 г.). Варианты опыта: 1. пар чистый; 2. пар сидеральный (горох+овёс); 3. пар сидеральный (фацелия); 4. пар сидеральный (рапс+горчица); 5. пшеница бессменно. Сидеральные культуры в фазу цветения измельчали и запахивали в почву на глубину 25 см. В 2009 г. по всем видам пара развёрнут севооборот: пар-пшеница-пшеница-овёс (2009-2011 гг.). Повторность опыта 4-х кратная; учётная площадь делянки 40 м2(4х10).

Почвенные образцы в разрезах отбирали по генетическим горизонтам, в полевых опытах - до глубины 100 см по слоям через 20 см весной перед посевом и осенью после уборки. Анализы почвы и растений выполнены стандартными агрохимическими методами. Содержание гумуса - по Тюрину, фракционно-групповой состав гумуса - по полной схеме Пономарёвой и Плотниковой, рН(н2о) - потенциометрически, гидролитическая кислотность -по Каппену, сумма обменных оснований - трилонометрическим методом. Валовой азот - по Къельдалю, Иодльбауэру; валовой фосфор - по Гинзбург, фракционный состав минеральных фосфатов - по Гинзбург, Лебедевой. Нитратный азот - по Грандваль-Ляжу с дисульфофеноловой кислотой, легкодоступный фосфор (степень подвижности I) — по Карпинскому, Замятиной; подвижный фосфор (фосфатная ёмкость 9) - по Чирикову и Мачигину, ёмкость поглощения фосфора - по Адерихину. Гранулометрический состав — по Качинскому, анализ водной вытяжки по Аринушкиной. Полевая, максимальная гигроскопическая влажность почвы и содержание сухого

вещества в клубнях картофеля - термостатно-весовым методом, крахмал -поляриметрически по Эверсу, нитратный азот - экстрагированием в сырой навеске с последующим определением по Грандвапь-Ляжу колориметрически. Содержание валовых форм азота, фосфора, калия, кальция и магния в зерне и соломе зерновых культур, клубнях и ботве картофеля, в сене естественных и сеяных трав определяли методом мокрого озоления (Пиневич, 1955); микробиального углерода, азота и фосфора - фумигационным методом (Brookes, Powlson, Jenkinson Vance, 1982; Vance, Brookes, Jenkinson, 1987).

Статистическая обработка данных выполнена корреляционным и дисперсионным анализами пакета программ «Снедекор» (Сорокин, 2009). Экономическая оценка возделывания культур на чернозёмах выщелоченных — по методике НГАУ (Чуйкина, 2002).

Вегетационный период на территории ОАО «Кабинетное» (опыт 1, северная лесостепь Барабы) за 50% лет исследований был умеренно тёплый и влажный, 30% — жаркий и сухой и 20% - прохладный и очень влажный. Сумма осадков вегетационного периода (май-сентябрь) за 50% лет исследований -больше среднемноголетней, 21% - близка к норме и 29% - меньше нормы. На территорияи проведения опытов 2, 3 и 4 (северная лесостепь Приобья) количество осадков за 67% лет исследований соответствовало среднемноголетнему значению, в 2008 г. - близко к нему, а в 2010 г. - в 1,6 раза ниже среднемноголетнего. Средняя температура воздуха за все годы исследований - близка к норме или превышала её на 0,7-1,4°С.

3 Плодородие антропогенно-изменённых почв северной лесостепи Западной Сибири

3.1 Изменение свойств серых лесных почв Новосибирского Приобья.

При использовании серой лесной почвы для выращивания овощных культур мощность гумусово-элювиально1 о горизонта на 6 см больше, чем в почве под лесом. В тёмно-серой лесной почве под зерновыми культурами с периодическим внесением минеральных удобрений мощность гумусово-элювиального горизонта на 13 см больше, чем в целине.

Возделывание овощных культур на серой лесной почве и зерновых на тёмно-серой приводит к обеднению верхнего слоя мелкой пылью и илом соответственно, что ухудшает структуру почв. При выращивании овощных культур наблюдается подкисление почвы из-за уменьшения обменных оснований в пахотном слое и увеличения их в подпахотном. Количество обменного кальция и его доля, в связи с выносом овощными культурами, в 2,4 раза меньше, чем в почве под лесом. В тёмно-серой почве под зерновыми культурами рН нейтральная, содержание обменных оснований высокое, из которых 87% приходится на кальций. Содержание гумуса в пахотном слое серой лесной такое же, как в целине и меньше в подпахотном слое. В пахотном слое тёмно-серой почвы под зерновыми культурами гумуса меньше, а в подпахотном— больше, чем в целине (рис. 1).

Рис. I - Содержание гумуса, валового азота и фосфора в профиле серых и тёмно-серых лесных почв, %

Запасы гумуса в метровой толще пашни обеих почв были близки к таковым в целине. В составе гумуса увеличивалось количество ГК и уменьшалось ФК. Отношение Сге:Сфк в составе гумуса серой лесной почвы увеличивалось с 0,9 в целине до 1,3 в пашне под овощными культурами и с 1,4 в целине до 1,9 под зерновыми культурами на тёмно-серой лесной почве.

Содержание валового азота незначительно уменьшалось в пашне на серой лесной почве и существенно - на тёмно-серой. Обогащённость органического вещества серой лесной почвы азотом (С:1Ч) в пашне и под лесом - одинаковая. В тёмно-серой почве под зерновыми, из-за более прочной связи азота с гумусом, меньше, чем в целине. Обеспеченность нитратным азотом под овощными культурами низкая, а его запасы в метровой толще - такие же, как в почве под лесом. В почве под зерновыми обеспеченность азотом - средняя, а его содержание такое же, как в целине.

В почвах пашни возрастала минерализация органического вещества и его обогащённость фосфором (С:Р). Степень подвижности фосфора (I) в почвах высокая и повышенная и превышает целину. Содержание подвижного фосфора (<3) в серой лесной почве под овощными культурами по сравнению с целиной не изменялось, под зерновыми на тёмно-серой почве — незначительно уменьшалось, но обеспеченность фосфором осталась повышенной. Доля легкодоступного фосфора (I) в серой лесной почве под овощными культурами выше в 6, а в тёмно-серой под зерновыми - в 2 раза, чем в целинных почвах.

Использование серых лесных почв в пашне усиливало минерализацию фосфора и улучшало их фосфатный режим. Содержание минеральных фосфатов в почвах под овощными и зерновыми культурами на 39 и 42%, а их

активных фракций на 79 и 9% соответственно больше, чем в почвах под лесом (рис. 2).

76,6 мгРзО^ /100 г

106,7 мгР^Оз /100 г 8,9

Серая лесная, овощные

Серая лесная, лес

76, б

Тёмно-серая лесная, лес

72,5

Тёмно-серая лесная, зерновые

Рис. 2 — Содержание (мг/100 г) и относительное распределение (%) минеральных фосфатов в серых лесных почвах

Серые лесные пахотные почвы поглощали одинаковое с целиной количество легкодоступного (I) и в 2-3 раза меньше подвижного фосфора ((¡)) (рис. 3). Общая величина поглощения этих форм фосфора почвами может достигать 200-700 кг/га и более и прямо зависит от содержания гумуса (г = 0,530,98), обменных оснований (г =0,51-1,0) и кальция (г =0,71-0,99). Прямое влияние на величину и скорость поглощения легкодоступного фосфора почвами оказывало содержание крупной пыли (г = 0,68-0,76) и ила (г = 0,560,78).

Обеспеченность серой лесной почвы обменным калием под овощными культурами — средняя, на 2 градации меньше, чем в почве под лесом; в тёмно-серой лесной почве под зерновыми - повышенная.

Р2Оз. мг/кг 350 28.

300 250 200 150 100 50

112

га легкодоступный фосфор ( Г-□ подвижный фосфор<С>>

140

АНЖ

лес овошные лес зерновые

Серая лесная л ёмно-серая лесная

Рис. 3 - Поглощение фосфора серыми лесными почвами, слой 0-20 см

3.2 Свойства чернозёмов выщелоченных Новосибирского Приобья.

Мощность гумусового горизонта (А+АВ) чернозёма выщелоченного, используемого более 50-ти лет в зернопропашном севообороте на фоне заделки корневых и пожнивных остатков и периодического внесения минеральных удобрений на 8 см больше, чем в целине (43 см), а под многолетними сеяными травами (галега+кострец) - не отличается ог неё (44 см).

Гранулометрический состав чернозёма в зерно-пропашном севообороте по всему профилю среднесуглинистый иловато-крупнопылеватый, такой же, как в целине. Под многолетними травами в слое 0-20 см возрастает содержание крупной пыли и уменьшается физической глины, с глубиной увеличивается количество крупной пыли и ила за счёт механического передвижения с почвенной влагой по дренам, образованным корнями трав, а гранулометрический состав почвы среднесуглинистый иловато-крупнопылеватый.

Величина рН чернозёмов выщелоченных при сельскохозяйственном использовании, благодаря высокой природной буферности почв, нейтральная. Количество обменных оснований в почвах высокое и прямо зависит от содержания гумуса (г = 0,96; 0,96 и 0,71). В пахотном слое почвы зернопропашного севооборота оно такое же, как в целине, под многолетними травами - меньше, чем в целине и пашне.

Содержание гумуса в пахотном слое зернопропашного севооборота на 0,23% меньше, чем в целине и больше в подпахотном слое (рис. 4). Под травами оно такое же, как в пашне. Микроорганизмы при широком отношении в почве С:Н под сеяными многолетними травами (более 20), в условиях недостатка азота и избытка углерода, использовали минеральный азот почвы, разрушая гумус и уменьшали его содержание в чернозёме выщелоченном на 0,3% по сравнению с целиной.

Рис. 4 - Содержание гумуса, валового азота и фосфора в профиле чернозёма выщелоченного, %

Длительное сельскохозяйственное использование чернозёма выщелоченного стабилизировало запасы гумуса в слое 0-20 см, а в подпахотном слое и метровой толще они убывали в ряду: пашня > целина > многолетние травы (рис. 5).

□ иелнна и пашня, зерновые Имн. травы (гаяега-кастрец)

Рис. 5 - Запасы гумуса в чернозёме выщелоченном

В составе гумуса чернозёма на многолетней пашне содержание ГК и ГК2 незначительно больше, а ГК, меньше в сравнении с целиной. В почве под многолетними травами количество ГК в 1,3 и 1,4 раза меньше, чем в целине и пашне, а в их составе преобладала фракция ГК2. Количество ФК в составе гумуса под всеми культурами одинаковое, отношение Сгк:Сфк в целине и пашне составило 1,6, под многолетними травами - 1,3.

Основная их часть представлена группой Са-Рз — 73%; 79 и 65% от суммы соответственно. Многолетние травы повышали подвижность фосфатов апатитовой фракции Са-Рз, уменьшая их количество на 12-16% и одновременно увеличивая на 40% долю активных фосфатов (сумма первых трёх фракций) по сравнению с целиной.

Содержание обменного калия в пахотном слое длительной пашни высокое и не изменялось по сравнению с целиной. Многолетние травы незначительно повышали его в верхнем слое почвы и существенно - в 2-4 и в 2 раза по сравнению с целиной и пашней соответственно — в нижележащих её горизонтах. Обеспеченность почвы калием под многолетними сеяными травами оставалась высокой.

Наибольшая биологическая продуктивность на чернозёмах получена у сеяных многолетних трав, которая на 33% превысила таковую трав на целине. Урожайность яровой пшеницы при внесении азофоски в дозе Ы43Р4зК4з возрастала на 15% при окупаемости 1 кг действующего вещества удобрений 7 кг зерна. Вынос азота многолетними сеяными травами и травами целины составил 58 и 43 кг/га, что согласуется с распределением валового азота в профиле почв. Потребление азота зерновыми культурами в пашне на удобренном фоне в 1,4 раза больше, чем на фоне без удобрений. Вынос фосфора биомассой возрастал в ряду: целина < многолетние сеяные травы < зерновые. Потребление калия сеяными травами в 2,4 раза больше, чем естественными травами, а яровой пшеницей — в 2 и 5 раз меньше, чем травами на целине и сеяными травами.

3.3 Свойства почв солонцовых комплексов Барабы. Более половины площади солонцов Западной Сибири к середине 90-х годов прошлого века были вовлечены в пашню, а в настоящее время перешли в разряд залежных земель, которые можно использовать как высокопродуктивные естественные кормовые угодья, или вовлекать в пашню для производства зерна и кормов (Курачев и др., 1981; Семевдяева, 1985; 2002; Елизарова и др., 1999; Власенко и др., 2006).

Эффективность действия удобрений при распашке почв солонцового комплекса и использовании их в севообороте пар-пшеница-овёс-овёс (19811995 гг.) зависела от предшественника и возрастала в ряду: пшеница по пару < овёс по пшенице < овёс по овсу. Наибольшая прибавка урожайности зерновых за 4 ротации севооборота получена в варианте Рш - 51% (82; 26; 73 и 43% к контролю соответственно), а окупаемость 1 кг действующего вещества удобрений зерном - в вариантах N30 и Р]2о - 13 и 7 кг соответственно (табл. 3).

Обработка почвы, парование её один раз за ротацию севооборота усиливали миграцию водорастворимого натрия, солей и соды в глубь почвы, увеличивая сумму обменных оснований и уменьшая величину рН со щелочной до слабощелочной. Удобрения поддерживали содержание гумуса, валового азота и фосфора и повышали обогащённость ими органического вещества почвы. Высокая обеспеченность гумусом (6-8%) и хорошее увлажнение солонцовых почв способствовали накоплению в слое 0-60 см 39 кг/га азота. Удобрения увеличивали содержание нитратного азота, поддерживали и повышали степень подвижности фосфора и фосфатную ёмкость почв, долю легкодоступного фосфора, количество минеральных фосфатов и их активных

фракций и улучшали фосфатный режим. Богатство минеральной части почв солонцового комплекса полевыми шпатами и слюдами, высокое содержание гумуса и среднеглинистый иловато-крупнопылеватый гранулометрический состав определяли в них повышенное количество обменного калия (по Мачигину). Удобрения увеличивали его содержание в пахотном и подпахотном слое на 14-33%.

Таблица 3 - Влияние ежегодного внесения минеральных удобрений на урожайность зерновых культур в севообороте на почвах солонцового комплекса, 1982-1995 гг.

Вариант Ротация севооборота Средняя урожайность за 4 ротации, ц/га Прибавка, ц/га %

урожайность прибавка

ц/га % к контролю от фосфора и калия

I II III IV I II III IV

Контроль 14,0 22,6 15,0 19,5 - - - - 17,8 - -

N30 16,7 24,3 19,3 23,0 +2.7 19 +1,7 7 +4.3 29 +3,5 18 20,8 +3,0 17 -

N90 19,2 23,3 18,3 20,6 +5,2 37 +0,7 3 +3.3 22 +1,1 6 20,4 +2,6 15 -

Р40 17,7 22,5 15,9 21,8 +3.7 26 -0.1 0 +0.9 6 +2,3 12 19,5 +1,7 10 -

Р120 25,5 28,4 25,9 27,9 +11,5 82 +5,8 26 +10,9 73 +8.4 43 26,9 +9,1 51 -

ЫзоРвд 20,4 25,9 17,8 23,0 +6.4 46 +3,3 15 +2.8 19 +3,5 18 21,8 +4,0 22 10 5

N90? 120 24,1 25,4 18,3 26,7 +10,1 72 +2,8 12 +3.3 22 +7,2 37 23,6 +5,8 33 +3,2 16

К,„Р,20Кз„ 22,8 24,6 18,0 26,6 +8.8 63 +2,0 9 +3.0 20 +7,1 36 23,0 +5.2 29 -0,6 -2

НСР05 8,2 4,9 4,5 3,8 2,4

При переходе удобренной пашни почв солонцового комплекса снова в залежь (1996-2005 гг.) наибольшее количество солей в слое 0-20 см накапливалось только в вариантах с большими дозами удобрений, но их в 2-3 раза меньше, чем в прежней залежи. В составе солей отсутствовала сода, а величина рН не изменялась. Сумма обменных оснований увеличивалась на 15%, из них на 68% - за счёт обменного кальция. Содержание гумуса в слоях 020, 20-40 см варьировало в пределах 6,0-8,0 и 5,0-6,0% соответственно. В среднем по солонцовому комплексу количество гумуса в слое 0-20 см сохранялось по сравнению с исходным уровнем во всех вариантах, кроме N30 и Р40 и увеличивалось в слое 20-40 см всех вариантов, кроме ЫадРш- Фосфорные

удобрения (Р12о) повышали более чем в 2 раза содержание гумуса в слое 40-60 см, а его запасы в слое 0-60 см - на 16% к исходному уровню (рис. 7).

среднее по солонцовому комплексу

■ 0-20

И исходное 0Р4О

□ о

ВР120

500 т/га 400 -300 -200 -100 ■ о -

20-40

В N30 □ Ш0Р40

Запасы гумуса

40-60 слой, см □ N90 Я N90? 120

исходное

Ыо,

N30 Р40 Ы30Р,0 М50Р120Кзо

И 0-20 см □ 0-40 см В 0-60 см

Рис. 7 - Изменение содержания (%) и запасов гумуса (т/га) в почвах солонцового комплекса при ежегодном внесении удобрений и последующем залужении

Содержание валового азота и обогащённость им органического вещества в почвах удобренной залежи восстанавливались почти до исходного уровня, запасы нитратного азота в слое 0-60 см достигали 34-51 кг/га. Количество валового фосфора и обогащённость им органического вещества за счёт повышения растворимости фосфатов под действием карбонатов и гидрокарбонатов и усиления активности микроорганизмов фосфатмобилизаторов увеличивались.

Степень подвижности фосфора (I) и фосфатная ёмкость (9) в почвах удобренной залежи превышали таковые в прежней залежи. Доля легкодоступного фосфора возрастала во всех вариантах, кроме Р40, Р]2о и ЫзоР«- Залужение пашни повышало подвижность фосфатов апатитовой фракции Са-Р3 и способствовало существенному росту за. их счёт доступных фосфатов Са-Р] и Са-Р2. Содержание калия в почве всех вариантов залежи повышенное.

Самая высокая урожайность зелёной массы трав на естественной залежи через 10 лет после внесения удобрений получена в вариантах N90, N30 и Р40, прибавка к контролю составила 73; 69 и 57% соответственно, а сена - в N90 -24% к контролю. Больше всего травы потребляли калия и натрия, меньше -азота, мало — магния и наименьшее количество — фосфора, что обусловлено особенностями физико-химических свойств почв солонцового комплекса.

4 Влияние удобрении на свойства чернозёмов выщелоченных и продуктивность сельскохозяйственных культур

4.1 Способы внесения минеральных удобрений, как приём сохранения плодородия и повышения продуктивности зерновых культур на чернозёмах выщелоченных. В условиях часто повторяющегося дефицита влаги в почве одним из приёмов повышения отдачи от удобрений является их внесение с семенами при посеве, либо локализация в более увлажнённые слои почвы (Осипов и др., 1981; Трапезников, 1983; Адаптивно-ландшафтные системы ..., 2002 и др.).

Запасы продуктивной влаги в пахотном слое чернозёма учхоза «Тулинское» удовлетворительные и хорошие во все годы исследований. Наибольшая прибавка зерна пшеницы от удобрений получена при рядковом внесении - 26% к контролю при окупаемости 1 кг д.в. удобрений зерном 11 кг (табл. 4).

Таблица 4 - Влияние способов внесения удобрений на урожайность яровой пшеницы, ц/га_____

^Вариант (А) Год (В) Контроль (без удобрений) N43P43K43

вразброс в рядки локально

2006 г. 19,2 20.0/+0,8* 4,2 21,5/+2.3 12,0 + 1,5/8 20.2/+1.0 5,2 + 0,2/1**

2007 г. 23,5 28.1 / + 4,6 19,6 26,3 /+2,8 11,9 -/- 26,8 /+3,3 14,0 -/-

2008 г. 13,4 21.2/+7.8 58,2 22,8/+9,4 70,1 + 1,6/7,5 13,9/+0,5 3,7 -/-

Средняя за 3 года 18,7 23.1 /+4,4 23,5 23,5/+4,8 225,7 +0,4 / 2 20.3 /+1,6 8,6 -/-

HCPos А 4,9; НСРоз В 4,3

■"Примечание: над чертой - урожайность, ц/га; после черты - прибавка урожайности к контролю, ц/га; под чертой — прибавка урожайности к контролю в %.

** перед чертой — прибавка урожайности к разбросному внесению, ц/га; после черты - прибавка урожайності! в %

Удобрения не влияли на величину pH чернозёма, поддерживали и увеличивали в нём содержание обменных оснований, особенно при рядковом и локальном внесении.

Содержание и запасы гумуса в пахотном слое чернозёма средние, варьировали в пределах 5,7-6,3% и 114-127 т/га соответственно, удобрения поддерживали их. Возделывание пшеницы без удобрений не влияло на содержание ГК в составе гумуса чернозёма, но увеличивало на 43 и 23% количество ГК] и ФК соответственно, уменьшая отношение СГ1(:СфК с 1,7 до 1,4.

Удобрения при всех способах внесения поддерживали качество гумуса, а при локальном отношение Сгк:Сфк возрастало с 1,3 до 1,8. При внесении удобрений уменьшалось поглощение микроорганизмами углерода. Обогащённость органического вещества азотом (C:N) почвы составила 12,4 и возрастала с глубиной. Больше всего микробиального азота накапливалось в контрольном варианте чернозёма выщелоченного — 111 мг/кг. Удобрения, независимо от способа внесения, уменьшали в 2 раза его содержание и запасы в пахотном слое почвы (табл. 5).

Таблица 5 - Влияние минеральных удобрений, внесённых разными способами, на содержание и запасы микробиального азота в чернозёме выщелоченном__

Вариант N микробнальный

мг/кг кг/га

0-20 20-40 0-40 0-20 20-40 0-40

Контроль 110,8 43,9 164,7 221,6 96,6 318,2

N43P43K43 вразброс 54,9 27,6 82,5 109,8 60,5 170,4

N43P43K43 в рядки 47,9 0,0 47,9 95,8 0,0 95,8

N43P43K43 локально 56,0 51,7 107,7 112,0 113,7 225,7

Возделывание яровой пшеницы без удобрений поддерживало содержание нитратного азота в пахотном слое чернозёма. В его метровой толще накапливалось 50 кг/га и более азота, основные запасы которого сосредоточены в слое 0-60 см (75%). Больше всего азота в слое 0-20 и 0-40 см содержалось при разбросном внесении удобрений, где обеспеченность им была средней, а при рядковом и локальном - низкой.

Степень подвижности фосфора (I) в пахотном слое чернозёма средняя-повышенная. Удобрения не компенсировали потребление этого фосфора пшеницей, его содержание в почве было низким. Обеспеченность подвижным фосфором (О) чернозёма повышенная. Удобрения при всех способах их внесения поддерживали его содержание в пахотном слое. Доля легкодоступного фосфора в чернозёме выщелоченном низкая. Удобрения незначительно повышали её при рядковом и локальном внесении, но она по-прежнему оставалась низкой.

В составе минеральных фосфатов пахотного слоя чернозёма 79% составляли фосфаты апатитовой фракции. На фосфаты активных фракций приходилось 14% от суммы, большая часть их - доступна для растений (Са-Р! и Са-Р2). Возделывание зерновых культур без удобрений уменьшало количество минеральных фосфатов и увеличивало подвижность фосфатов Са-Р3. Удобрения в дозе М43Р4зК4з, внесённые вразброс и в рядки с семенами при

При внесении N43Р43К43-удобрений под пшеницу на чернозёме учхоза дефицит азота в почве составил 9-23 кг/га, а интенсивность его баланса - 80100%. Баланс фосфора — положительный, а интенсивность его баланса в почве на 50-60% меньше нормы, рекомендованной для возделывания зерновых в лесостепной зоне. Положительный баланс калия в почве обеспечивало только разбросное внесение К4зР4зК4з-удобрений под пшеницу, а интенсивность его баланса в чернозёме выщелоченном в 1,5-2,0 раза выше рекомендованной для лесостепи.

Учитывая периодически повторяющийся дефицит осадков и их неравномерное распределение за вегетационный период, а также низкие запасы продуктивной влаги в пахотном и метровом слое чернозёмов выщелоченных, удобрения под зерновые культуры целесообразно вносить в рядки при посеве с семенами. Для получения высокой и устойчивой урожайности пшеницы на чернозёмах и создания в них оптимальной интенсивности баланса элементов питания, дозы удобрений должны составлять не менее ^3Р4зК4з. Для подержания калийного статуса чернозёмов в связи с высокой интенсивностью его баланса дозу калийных удобрений под зерновые культуры можно уменьшить на 50%.

4.2 Де йствие минеральных удобрений на урожайность картофеля и плодородие чернозёма выщелоченного. В продовольственном балансе страны картофель занимает второе место после зерновых культур, его справедливо называют «вторым хлебом» (Киселев, Ганзин, 1989; Сорта картофеля, 1997; Коршунов, 2003). В большинстве районов Сибири природные условия отвечают биологическим требованиям выращивания картофеля (Бурлака, 1978; Картофель в Сибири..., 1982; Котлярова, 1984; Замотаев, 1989; Машьянова и др., 1991). Ранние и среднеранние сорта картофеля более отзывчивы на минеральные удобрения, используют питательные вещества интенсивнее и в короткий период (Галеев, 1991; 1993; 2001; Кушнарёв, 2003). В исследованиях использовали среднеранний картофель сибирской селекции сортов Лина и Белла (СибНИИРС СО РАСХН).

При возделывании картофеля без удобрений наибольшая урожайность получена у сорта Белла - 36,5 т/га, которая на 3 т/га больше, чем у Лины. Удобрения в дозе ТЯ80К160 повышали урожайность картофеля Лина и Белла в среднем на 21 и 17% соответственно. Действие фосфорных удобрений (Р8о) на фоне Ы80К160 эффективно только у Беллы, прибавка урожайности - 16%. Окупаемость 1 кг д.в. М80К|60- и Н8оР8()К160-удобрсний картофелем составила 30 и 25 кг и 26 и 41 кг у Лины и Беллы соответственно.

Удобрения поддерживали содержание крахмала в клубнях картофеля и повышали в них количество нитратов, но их в 3-5 раз меньше предельно допустимой концентрации для продовольственного картофеля (250 мг/кг). Высокое содержание сухого вещества и крахмала, меньшее — нитратов в клубнях картофеля сорта Лина обуславливали его лучшие вкусовые качества.

Возделывание картофеля не влияло на величину рН пахотного слоя чернозёма во всех вариантах опыта. Удобрения М80К160 достоверно увеличивали вынос обменных оснований и кальция только картофелем сорта Лина, а

1М80РаоК,бсгУДобрения повышали содержание и долю обменного кальция в пахотном слое почвы. Содержание и запасы гумуса в чернозёме выщелоченном не изменялись во всех вариантах опыта. Содержание N. Р и мелкой пыли в почве при выращивании картофеля имеет высокую прямую связь с углеродом -г = 0,97; 0,95 и 0,98 соответственно. Валовой азот тесно связан с фосфором и содержанием мелкой пыли - г = 0,99; 0,97, а валовой фосфор - со средней и мелкой пылью - г = 0,991 0,97. Выращивание картофеля без удобрений уменьшало на 11-23% содержание нитратного азота в почве. Удобрения поддерживали его количество в пахотном слое у Лины и увеличивали на 32 и 52% у Беллы, но обеспеченность растений азотом не достигала оптимального уровня (рис. 8).

Рис. 8 - Изменение содержания нитратного азота в слое 0-20 и 0-40 см чернозёма выщелоченного при внесении удобрений под картофель

Возделывание картофеля с К80К160-удобрениями и без них уменьшало содержание легкодоступного фосфора (I) от среднего до низкого. Удобрения М80Р8оК1бо компенсировали вынос фосфора картофелем и повышали его количество в почве в 8 раз по сравнению с контролем (рис. 9).

Содержание подвижного фосфора (О) в пахотном слое чернозёма выщелоченного повышенное. В варианте без удобрений оно уменьшалось на 30-60% по сравнению с исходным уровнем. Азотно-калийные удобрения увеличивали количество обменного фосфора на 27%, а азотно-фосфорно-калийные - на 42% по сравнению с контролем (рис. 10).

0,8 0,6 0,4 0.2 0

P¡05. МІУ'кг

легкодоступный фосфор СІ)

^¡ттит *вжж

W.......-щ

0 к1

N8 OKI 60

N80P80K160

□ 2005 г.

□ 2007 г.

Рис. 9 - Динамика легкодоступного фосфора в слое 0-20 см чернозёма выщелоченного при внесении минеральных удобрений под картофель

Р,(Х мг/кг

подвижный фосфор (Q) ,,-ДЖ

200 150 100 50 0

О N80K.160 N80PS0K160

И 2005 г. О 2007 г.

Рис. 10 - Динамика подвижного фосфора в слое 0-20 см чернозёма выщелоченного при внесении минеральных удобрений под картофель

Доля легкодоступного фосфора в почве при возделывании картофеля без удобрений и с ИзоК^о-удобрениями уменьшалась в 3 раза, а с N80P8oKi6o -увеличивалась в 5 раз.

Соотношение между количеством подвижного фосфора (Q) и его интенсивностью (I) характеризует фосфатную буферную способность почвы (ВСР), которая показывает, какое количество подвижных фосфатов должно перейти из их общего запаса в почвенный раствор или должно быть внесено в почву для изменения концентрации фосфора в почвенном растворе на единицу (Гинзбург, 1981). Выращивание картофеля без удобрений повышало фосфатную буферную способность чернозёма выщелоченного в 3 раза, в варианте NS0K160 - в 1,4 раза, а при внесении N80PsoKi6o - удобрений она уменьшалась в 5 раз (рис. 11).

Р2О5, кг/га Фосфатная буферная способность ( ВС ! )

2005 г. | 2006 г- ! 2007 г

□ 0 (контроль) Ш N 80К 160 ВИ80Р80К160

Рис. 11 - Изменение фосфатной буферной способности чернозёма выщелоченного при внесении минеральных удобрений под картофель

Общее количество легкодоступного фосфора (I), извлечённое из почвы в варианте с "Ы^РвоК^о-удобрениями составило 60 кг/га, в контроле и варианте Ы8„К|60 - 8 кг/га (рис. 12). Подвижного фосфора (О) в варианте Т^оР^К-шо извлекалось в 1,4 раза больше, чем в контроле. Следовательно, ежегодное внесение М80Р80К|60 может компенсировать вынос легкодоступного и подвижного фосфора картофелем.

Ра05, кг /га

подвижный фосфор (<3)

ЫбоРаоКют МеоК^о

исходное

,, НгоРвоКш

МзиМбО

Рис. 12 - Влияние минеральных удобрений на десорбцию легкодоступного (I) и подвижного (0) фосфора из слоя 0-20 см чернозёма выщелоченного при выращивании картофеля

В составе минеральных фосфатов чернозёма 68% приходилось на Са-Р3 и 25%- на фосфаты активных фракций, большая часть из которых - фосфаты Са-Р2, хорошо доступные для растений. Возделывание картофеля без удобрений

(контроль) незначительно уменьшало количество минеральных фосфатов и на 22% - активных фракций, в основном, за счёт фосфатов Са-Р] и Са-Р2. Удобрения К^оК^о поддерживали, а МцоР8оК1М повышали содержание минеральных фосфатов на 38%, а долю их активных фракций до 39% от суммы, увеличивая подвижность фосфатов Са-Р3.

Высокая мобилизация почвенного калия в чернозёме выщелоченном при возделывании картофеля компенсировала его вынос урожаем в контроле и увеличивала содержание в почве на 34-39%. Удобрения поддерживали и повышали содержание калия в почве. Для получения высоких урожаев картофеля интенсивных среднеранних сортов и сохранения калийного статуса чернозёмов следует вносить калийные удобрения, компенсирующие вынос калия на 50%.

Вынос элементов питания картофелем из почвы зависел от величины урожайности и сорта и возрастал в ряду: фосфор < азот = калий. Отношение ]\1:Р:К в клубнях картофеля в контроле составило 4:1:4, а в варианте с МвоК^о - и М80Р8оК 16о-удобрениями - 4:1:5 и 3:1:6. Потребление азота картофелем в контроле - 93 кг/га при его дефиците в почве 86 кг/га. Удобрения увеличивали вынос азота картофелем на 20-26%, снижая его дефицит в почве в 3 раза по сравнению с контролем и увеличивая интенсивность баланса азота с 13% до 80%. Поглощение фосфора картофелем в контроле — 20 кг/га, а дефицит в почве — 1,3 кг/га. Удобрения повышали вынос фосфора на 29-56%, а интенсивность его баланса в почве составила 110 и 250%. Потребление картофелем калия в контроле — около 90 кг/га при дефиците в почве 160 кг/га. Удобрения увеличивали его поглощение на 52 и 96%, а интенсивность баланса калия составила 200-250%.

4.3 Влияние сидеральных культур на плодородие чернозёмов выщелоченных. Зелёное удобрение - важное средство повышения плодородия почв, длительно использующихся в пашне. Запашка сидератов на месте их выращивания не требует транспортных средств на перевозку и внесение (Довбан, 1990; Надёжкин и др., 1998; Сорокин, 2003; Яшутин и др., 2008).

Урожайность сидеральных культур в условиях опыта составила 140-156 ц/га. В зелёной массе сидератов накапливалось 65-78 кг/га азота, 12-15 фосфора, 57-142 калия, 10 кальция и 7-11 кг/га магния.

Сидеральные культуры не влияли на величину рН чернозёма выщелоченного. Сумма обменных оснований, степень насыщенности высокие и одинаковые в почве всех вариантов. Запасы продуктивной влаги в пахотном и метровом слое сидеральных паров такие же, как в чистому пару. Зелёная масса сидеральных культур поддерживала содержание и запасы гумуса в пахотном слое чернозёма. Фацелия повышала отношение Сгк:Сфк, а остальные сидераты — поддерживали его, сохраняя устойчивость гумуса.

Обогащённость органического вещества азотом (C:N) пахотного слоя чернозёма учхоза (более 50-ти лет в пашне) из-за прочной связи азота с гумусом невысокая - 15 и увеличивалась с глубиной. Содержание нитратного азота в слое 0-20 и 0-40 см при запашке сидератов уменьшалось в ряду: пар чистый > пар сидеральный (рапс+горчица) = пар сидеральный (горох+овёс) > пар сидеральный (фацелия). Высокая обеспеченность почвы нитратным азотом отмечена в чистом пару и сидерапьном со смесью рапс+горчица и средняя - в остальных. Наибольшие запасы нитратного азота в слое 0-40 см чернозёма накапливались в чистом пару и сидеральном пару со смесью рапс+горчица - 38 и 34 кг/га, а в метровой толще - в сидеральном пару с горохоовсяной смесью и фацелией - 55 и 48 кг/га.

Следовательно, на чернозёмах выщелоченных в качестве сидератов, улучшающих азотное питание сельскохозяйственных культур, в первую очередь можно использовать горохоовсяную смесь и смесь рапс+горчица, но во втором случае посевы сильно повреждаются крестоцветной блошкой и требуют дополнительных затрат на химическую обработку. Поэтому с экономической и экологической точек зрения в качестве сидеральных культур, положительно влияющих на нитратный режим чернозёмов выщелоченных, целесообразно возделывать горохоовсяную смесь и фацелию.

Обогащённость органического вещества фосфором (С:Р) чернозёма выщелоченного низкая - 19. Больше всего легкодоступного фосфора (I) в пахотном слое накапливалось в сидеральном пару с горохоовсяной смесью. Сидераты увеличивали в 1,3 раза содержание подвижного фосфора (Q). Наибольшим оно было в чистом и сидеральном пару смесью рапс+горчица.

Сидеральный пар с горохоовсяной смесью повышал долю легкодоступного фосфора в чернозёме выщелоченном, но она оставалась низкой. Значит, чернозёмы выщелоченные, используемые для выращивания сельскохозяйственных культур по сидеральным парам, нуждаются в легкодоступном фосфоре, который необходимо вносить с фосфорными удобрениями.

Сидеральные пары не оказывали существенного влияния на количество минеральных фосфатов и их активных фракций в чернозёме выщелоченном. В пару с фацелией и смесью рапс+горчица повышалась подвижность фосфатов Са-Р3 и за их счёт увеличивалось содержание фосфатов активных фракций, улучшающих фосфатный режим чернозёма (рис. 13).

Содержание обменного калия в пахотном слое чернозёма выщелоченного под всеми сидеральными парами примерно одинаковое и такое же высокое как в чистом пару — 150-165 мг/кг К20.

Сидераты накапливали в пахотном слое 50-70 кг/га азота и создавали положительный баланс азота в почве. Баланс фосфора отрицательный, дефицит его в почве составил 50-80 кг. Положительный баланс калия обеспечивал только сидеральный пар с фацелией, в остальных парах дефицит калия составил 30-80 кг/га.

Исходное, весні

105,7 мг /100 г 7 9,3

ГІ ар чистый 108,6 мг .'100 г

□ Са-Р1 0Са- Р2 ■ А1-Р ПРе-Р

□ Са^РЗ

Горох + овес, весна 107,5 иг Л 00 г 7,9 9,1 4,9 7,4

Фацепи.% весна 101,4 мг /100 г

Пар сидеральный (фацелия) 107,8 мг/100 г 8,2 д

Рапс + горчица, весна 99,0 мг/100 г

Пар сидеральний (рапс +горчица) 103,7 мг /100 г 7,7 0 5

Пар сидеральный (горох + овёс)

Рис. 13 - Содержание (мг/100 г) и относительное распределение (%) минеральных фосфатов в слое 0-20 см чернозёма выщелоченного по сидеральным парам

Наибольшая прибавка урожайности яровой пшеницы и овса получена при возделывании по сидеральным парам с фацелией и смесью рапс+горчица - 31 и 18% и 13 и 16% соответственно, а в среднем за ротацию севооборота - 25 и 17% (табл. 7).

Таблица 7 - Влияние сидеральных паров на урожайность зерновых культур

Год (В) Пар (А) Пшеница по пшенице

чистый сидеральный

горох + овёс фацелия рапс + горчица

2009, пшеница 24,9 26,0/+1Л* Д** 28,3 /+3,4 14 27,4/ + 2,5 10,0 23,2/-1,7

2010, пшеница 17,0 19.1 /+2,1 12 26.5 / +9,5 56 22,0/+5,0 29,4 15,7/-1,3

Средняя за 2 года 20,9 22.5/+1,6 8 27,4/+6,5 31 24.7/+3,8 18 19,4 /-1,5

2011, овёс 18,9 21.0/+2,1 11 21.3/+2,4 13 22.0/+3.1 16 18,0/-0,9

Средняя за 3 года 20,3 22.0/+1.7 +8 25.4/+5,1 +25 23.8/+3,5 +17 19,0/-1,3

НСР 05 А = 2,6; НСР 05 В = 2,0

* Примечание: над чертой и перед чертой - урожайность, ц/га, после черты - прибавка урожайности к чистому пару, ц/га;

** Примечание: под чертой - прибавка урожайности к чистому пару, %

5 Экономическая эффективность возделывания сельскохозяйственных культур на чернозёмах выщелоченных

Наибольшие прибыль производства яровой пшеницы и уровень его рентабельности получены при рядковом внесении удобрений - 6413 руб./га и 120%. Удобрения повышали урожайность картофеля сорта Белла на 6,3 и 13,1 т/га при уровне рентабельности их применения 253 и 389% соответственно. Сидерация рентабельна в пару с горохоовсяной смесью и фацелией - 39 и 58%; рентабельность производства яровой пшеницы по этим парам составила 167 и 150%, а прибыль - 7044 и 8011 руб./га.

ВЫВОДЫ

1. Использование серых лесных почв в пашне увеличивает мощность гумусово-элювиального горизонта по сравнению с почвами под лесом. В серой лесной почве под овощными культурами происходит обеднение верхнего слоя мелкой пылью, а в тёмно-серой под зерновыми — илом, ухудшающими структуру почв. Содержание гумуса в пахотном слое серой лесной почвы под овощными культурами не изменяется и уменьшается в тёмно-серой почве под зерновыми, а в его составе обеих почв увеличивается доля гуминовых кислот и уменьшается количество фульвокислот. В серой лесной почве при выращивании овощных культур уменьшается количество обменных оснований и кальция, что способствует подкислению. В тёмно-серой лесной почве под зерновыми культурами рН остаётся нейтральной, содержание обменных оснований высокое.

2. Обогащённость органического вещества серых лесных почв пашни азотом (C:N) уменьшается, а фосфором (С:Р) - увеличивается. Содержание нитратного азота в серой лесной почве под овощными культурами больше, а в тёмно-серой под зерновыми - меньше, чем в целине. Степень подвижности фосфора (I) в почвах пашни выше, чем в почвах под лесом. Содержание подвижного фосфора (Q) в серой лесной почве под овощными культурами больше, а в тёмно-серой под зерновыми - меньше, чем в целинной почве. Минеральных фосфатов и их активных фракций больше в серой лесной почве на 39 и 79%, в тёмно-серой - на 42 и 9%, чем в целине. Доля легкодоступного фосфора в серой лесной почве под овощными культурами и тёмно-серой под зерновыми культурами возрастает по сравнению с целиной в 6 и 2,5 раза соответственно.

Почвы пашни поглощают одинаковое по сравнению с целиной количество легкодоступного и в 2-3 раза меньше подвижного фосфора. Количество фосфора, поглощаемое серыми лесными почвами, может достигать 200-700 кг/га и более и прямо зависит от содержания гумуса (г = 0,53-0,98), обменных оснований (г =0,51-1,0) и кальция (г =0,71-0,99). Прямое влияние на величину и скорость поглощения легкодоступного фосфора почвами оказывает также содержание крупной пыли (г = 0,68-0,76) и ила (г = 0,56-0,78).

Обеспеченность обменным калием тёмно-серой лесной почвы под зерновыми культурами - повышенная, а серой лесной под овощными -высокая, но на 2 градации меньше чем, в целине.

3. Длительное использование чернозёмов выщелоченных в зернопропашном севообороте с периодическим внесением минеральных удобрений увеличивает, а под многолетними травами (галега+кострец) не изменяет мощность гумусового горизонта. Гранулометрический состав почв среднесуглинистый иловато-крупнопылеватый. С глубиной в нём увеличивается содержание средней пыли и ила в почве зерно-пропашного севооборота и крупной пыли - под многолетними травами. Величина рН, благодаря высокой природной буферности чернозёмов, не изменяется. Количество обменных оснований и кальция возрастает в ряду: многолетние гравы < пашня = целина и имеет прямую связь с гумусом (г =0,71-0,96 и 0,910,98). Содержание и запасы гумуса в слое 0-20 см всех видов угодий достигают равновесного состояния, сохраняя его качественный состав.

4. Количество валового азота в пашне под зерновыми культурами и целине в 1,5 и 1,6 раза больше, чем под многолетними травами и имеет высокую прямую связь с гумусом (г =0,97; 0,97 и 0,99 соответственно). Обогащённость органического вещества азотом (С:ТМ) в целине и под зерновыми культурами средняя (12,5), а под многолетними травами - низкая (18,4). В почве под зерновыми культурами и многолетними сеяными травами усиливается прямое влияние гумуса (г=0,99-0,97), валового азота (г=0,98) и обменного кальция (г=0,98-0,91) на накопление нитратного азота, содержание которого в слое 0-40 см в 2 и 4 раза соответственно больше, чем в целине. Запасы азота в метровой толще под многолетними травами в 1,2 и 2 раза превышают таковые в пашне и целине.

5. Содержание валового фосфора в чернозёмах имеет высокую прямую связь с гумусом (г = 0,88; 0,98, и 0,96 соответственно). Количество валового фосфора, обогащённость им органического вещества (С:Р), степень подвижности фосфора (I), содержание минеральных фосфатов и их активных фракций в верхнем слое почв возрастает в ряду: целина < пашня < многолетние травы. На фракцию Са-Р3 приходится 65-79% минеральных фосфатов чернозёмов. Многолетние травы повышают подвижность фосфатов этой фракции, увеличивая за их счёт на 40% долю активных фракций по сравнению с целиной. Содержание подвижного фосфора (<3) под многолетними травами в 2 раза больше, чем в целине и пашне. Доля легкодоступного фосфора в почве под многолетними травами близка к таковой в целине, а в пашне - в 1,6 раза выше. Содержание обменного калия в чернозёмах высокое.

6. Биологическая продуктивность многолетних сеяных трав на чернозёмах на 33% выше, чем трав на целине. Урожайность яровой пшеницы при внесении азофоски (Ы4зР4зК45) возрастает на 15% при окупаемости 1 кг действующего вещества удобрений 7 кг зерна. Вынос азота многолетними сеяными травами и травами целины 58 и 43 кг/га. В зерно-пропашном севообороте потребление азота на фоне с удобрениями в 1,4 раза больше, чем без них. Вынос фосфора биомассой возрастает в ряду: целина < многолетние

сеяные травы < зерновые. Поглощение калия сеяными травами в 2,4 раза больше, чем травами целины, а яровой пшеницей - в 2 и 5 раз меньше, чем травами на целине и сеяными травами.

7. Эффективность действия удобрений при распашке и длительном использовании почв солонцового комплекса в севообороте возрастает по мере увеличения насыщенности ими и зависит от предшественника. Наибольшая она на заключительной культуре севооборота - овсе по овсу, уменьшается на овсе по пшенице и наименьшая - на пшенице по пару. За 4 ротации севооборота наибольшая урожайность зерновых (26,9 ц/га) получена в варианте Р)20, а окупаемость 1 кг действующего вещества удобрений зерном - в вариантах N30 и Р| 20 - 13 и 7 кг.

8. Обработка почв солонцового комплекса, их парование один раз за ротацию севооборота усиливают миграцию водорастворимого натрия, солей и соды вглубь, увеличивая сумму обменных оснований и кальция и уменьшая щёлочность. Удобрения поддерживают содержание гумуса, валового азота и фосфора, повышают обогащённость ими органического вещества, количество нитратного азота и минеральных фосфатов, степень подвижности фосфора (I), фосфатную ёмкость (С?), долю легкодоступного фосфора в почвах и улучшают фосфатный режим почв. Высокое содержание гумуса, среднеглинистый иловато-крупнопылеватый гранулометрический состав и богатство минеральной части почв полевыми шпатами и слюдами определяет повышенное количество в них обменного калия. Удобрения увеличивают его содержание на 14-33%.

9. Переход удобренной пашни почв солонцового комплекса в залежь поддерживает величину рН и увеличивает содержание обменных оснований. Количество гумуса в слое 0-60 см возрастает на 2,5-4% к исходному уровню. Суперфосфат в дозе 120 кг д.в./га повышает его содержание более чем в 2 раза в слое 40-60 см. Содержание валового азота, фосфора, обогащённость ими органического вещества и запасы нитратного азота достигают уровня прежней залежи (1981 г.). Степень подвижности фосфора (I) и фосфатная ёмкость (О) повышенные и высокие, увеличивают долю легкодоступного фосфора в почвах. Подвижность фосфатов апатитовой фракции Са-Р3 возрастает существенно увеличивая количество Са-Р, и Са-Р2, доступных для растений. Содержание калия в почве всех вариантов залежи высокое.

10. Самая высокая урожайность зелёной массы и сена трав на естественной залежи через 10 лет после внесения удобрений получена в варианте Ы90 - 50,0 и 19,7 ц/га (прибавка к контролю 73 и 24%). Вынос элементов питания травами возрастает в ряду: Р < К/^ < N < К < Ыа и обусловлен особенностями физико-химических свойств почв солонцовых комплексов.

11. Эффективность действия минеральных удобрений на чернозёмах выщелоченных в условиях дефицита влаги в почве можно регулировать с ПОМОЩЬЮ способов их внесения. При рядковом внесении К,зР4зК4з получена наибольшая прибавка зерна пшеницы - 26% к контролю при окупаемости 1 кг д.в. удобрений зерном 11 кг. Потребление пшеницей азота, фосфора и калия на

чернозёме выщелоченном при внесении удобрений в дозе N43 Р43К43 составляет 50-75 кг/га, 12-15 и 22-30 кг/га соответственно.

12. Внесение минеральных удобрений N43P43K43 под пшеницу не влияет на величину pH чернозёма выщелоченного; поддерживает содержание и качественный состав гумуса, высокую обеспеченность растений калием; повышает обогащённость органического вещества азотом (C:N) и содержание минеральных фосфатов, не влияя на количество активных фракций; уменьшает поглощение микроорганизмами углерода и азота, увеличивает - фосфора. Удобрения не компенсируют вынос легкодоступного фосфора (I) пшеницей, поддерживают повышенную фосфатную ёмкость (Q) в чернозёме выщелоченном, а доля легкодоступного фосфора в почве при всех способах внесения удобрений остаётся низкой.

13. Дефицит азота в чернозёмах выщелоченных за ротацию севооборота в вариантах с удобрениями в 3 раза меньше, чем в контроле, а интенсивность его баланса - 80-100%. Интенсивность баланса фосфора на 50-60% меньше нормы, рекомендованной для возделывания зерновых в лесостепной зоне. Удобрения N43P43K43 создают положительный баланс калия в почве только при разбросном внесении, а интенсивность баланса калия в 1,5-2 превышает рекомендованную. При выращивании пшеницы на чернозёмах выщелоченных необходимо регулировать питание растений не только азотом и фосфором, но и калием.

14. Наибольшей урожайностью на чернозёме выщелоченном в условиях северной лесостепи Приобья обладает новый среднеранний картофель сибирской селекции сорта Белла - 36,5 т/га, что на 3 т/га больше, чем у Лины. N8oKi6o" и N80P80KI60- удобрения увеличивают её на 21 и 24% у Лины и на 17 и 36% у Беллы при окупаемости 1 кг д. в. удобрений 30 и 25 кг и 26 и 41 кг картофеля. Содержание крахмала в клубнях картофеля при внесении удобрений не изменяется, а количество нитратов возрастает в пределах допустимой концентрации. Вынос элементов питания картофелем из почвы зависит от величины урожайности и сорта и возрастает в ряду: фосфор < азот = калий. Удобрения увеличивают на 20-26% потребление картофелем азота, уменьшая в 3 раза его дефицит в почве и повышают интенсивность баланса с 12 до 80%. Вынос фосфора и калия картофелем из почвы при внесении удобрений возрастает на 29-56 и 52-96%, а интенсивность баланса этих элементов в почве достигает 110-250 и 200-250% соответственно.

15. Применение удобрений при возделывании картофеля повышает количество обменных оснований в пахотном слое почвы и содержание подвижного фосфора (Q), а содержание гумуса и нитратного азота сохраняется. Вынос картофелем из почвы легкодоступного фосфора (I) компенсируют удобрения в дозе N80P8oKi60. Доля легкодоступного фосфора уменьшается в варианте N80K160 и возрастает в N80P8oKi6o- Удобрения N80Ki60 поддерживают, а N80P80K160 повышают содержание минеральных фосфатов и их активных фракций на 38 и 14% и увеличивают подвижность фосфатов Са-Р3. Фосфатная буферная способность чернозёма выщелоченного возрастает в 3 и 1,4 раза в контроле и в варианте N80Ki60 и уменьшается в 5 раз в варианте N'RoPgoKi6o. Общее количество легкодоступного (I) и подвижного фосфора (Q), извлечённое

из почвы в варианте с удобрениями N80P8oK.i60 составило 60 и 1100 кг/га, что в 8 и 1,4 раза больше, чем в контроле. Следовательно, удобрения N8oP8oKi6o> ежегодно применяемые под картофель, могут компенсировать вынос легкодоступного и подвижного фосфора и обладать последействием.

16. Высокая мобилизация почвенного калия в чернозёме выщелоченном при возделывании картофеля компенсирует его вынос урожаем в контроле. Удобрения повышают содержание калия в почве, создавая высокую и очень высокую обеспеченность им растений. Для получения стабильно высокой урожайности картофеля интенсивных среднеранних сортов и сохранения калийного статуса чернозёмов следует вносить калийные удобрения в дозах, компенсирующих вынос калия на 50%.

17. Влияние сидерапьных паров на свойства и плодородие чернозёмов выщелоченных зависит от вида растений-сидератов и их урожайности. В зелёной массе сидератов накапливается 70-80 кг/га азота, 12-15 фосфора и 60140 кг/га калия. Фацелия больше других культур поглощает эти элементы из почвы. Сидераты не влияют на величину рН почвы, обеспечивают высокое содержание обменных оснований и степень насыщенности ими, формируют запасы продуктивной влаги в пахотном и метровом слое на уровне чистого пара и увеличивают подвижность фосфатов Са-Р3. Горохоовсяная смесь и фацелия сохраняют и повышают отношение Сгк:Сфк в гумусе. Больше всего нитратного азота накапливается в чистом пару и сидеральном со смесью рапс+горчица. Наибольшее количество легкодоступного фосфора (I) содержится в сидеральном пару с горохоовсяной смесью, а подвижного фосфора (Q) - в чистом пару и сидеральном со смесью рапс+горчица. Доля легкодоступного фосфора в сидерапьных парах на чернозёме выщелоченном низкая.

18. Сидераты обеспечивают положительный баланс азота, накапливая в пахотном слое 50-70 кг/га азота. Баланс фосфора отрицательный при дефиците 50-80 кг/га. Положительный баланс калия обеспечивает только сидеральный пар с фацелией. В остальных сидерапьных парах дефицит калия в почве составляет 30-80 кг/га. Наибольшая прибавка урожайности пшеницы и овса получена при возделывании их по сидеральному пару с фацелией и смесью рапс+горчица - 31 и 18 и 13 и 16% к чистому пару соответственно.

19. Рядковое внесение удобрений N43P43K43 обеспечивает наибольшую прибыль производства яровой пшеницы и уровень его рентабельности - 6413 руб./га и 120%. Наибольшая урожайность картофеля получена у сорта Белла -36,5 т/га. Удобрения в дозах N8C|Ki6o и N8oPsoKi6o повышают её на 23 и 6% при уровне рентабельности их применения 253 и 389% соответственно. Сидерация рентабельна в пару с горохоовсяной смесью и фацелией — 39 и 58%, а рентабельность возделывания яровой пшеницы по этим парам составляет 167 и 150% при получении 7044 и 8011 руб./га прибыли.

ПРЕДЛОЖЕНИЯ ПРОИЗВОДСТВУ

1. Удобренные залежные почвы солонцовых комплексов северной лесостепи Барабы длительное время сохраняют высокое эффективное плодородие. Используя современные агротехнические приёмы, эти почвы

можно использовать как высокопродуктивные естественные кормовые угодья, или вовлекать в пашню для производства зерна и кормов.

2. Учитывая дефицит осадков и запасов продуктивной влаги в пахотном и метровом слое чернозёмов выщелоченных северной лесостепи Приобья, удобрения необходимо вносить в рядки при посеве с семенами. Дозы удобрений при возделывании зерновых в севообороте на чернозёмах должны составлять не менее N43P43K43. Для подержания калийного статуса чернозёмов, в связи с высокой интенсивностью его баланса, дозу калийных удобрений под зерновые культуры можно уменьшить на 50%.

3. Картофель новых среднеранних сортов сибирской селекции интенсивного типа для получения стабильно высокой урожайности потребляет за короткий срок большое количество элементов питания. Для сохранения плодородия чернозёмов выщелоченных при выращивании картофеля необходимо вносить удобрения NsoPsoKieo- При этом дозу калийных удобрений, с учётом высокой мобилизации почвенного калия, можно уменьшить на 50%.

4. Для сохранения плодородия чернозёмов выщелоченных вместо чистых паров можно применять сидеральные пары с горохоовсяной смесью и фацелией. При возделывании зерновых культур по сидеральному пару с горохоовсяной смесью следует дополнительно вносить 50 и 30 кг/га фосфора и калия, а по сидеральному пару с фацелией - 60 кг/га фосфора.

СПИСОК ОСНОВНЫХ РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

Журналы, рекомендованные ВАК РФ:

1. Семендяева Н.В. Нитратный режим луговых солонцов Барабы при внесении минеральных удобрений / Н.В. Семендяева, Л.П. Галеева, А.И. Южаков, А.И. Кожевников // Агрохимия. 1997. № 2. С. 5-10.

2. Галеева Л.П. Действие минеральных удобрений на урожайность и качество картофеля в условиях северной лесостепи Приобья / Л.П. Галеева // Достижения науки и техники АПК. 2009. № 4. С. 30-32.

3. Галеева Л.П. Свойства и фосфатный режим серых лесных почв в агроценозах/ Л.П. Галеева// Агрохимия. 2010. № 11. С. 13-20.

4. Галеева Л.П. Нитратный режим чернозёмов выщелоченных Приобья при разных способах внесения удобрений / Л.П. Галеева // Агрохимический вестник. 2011. № 5. С. 43-45.

5. Галеева Л.П. Особенности питания и продуктивность яровой пшеницы при разных способах внесения удобрений / Л.П. Галеева // Сибирский вестник сельскохозяйственной науки. 2011. № 9-10. С. 18-25.

6. Галеева Л.П. Сибирские сорта картофеля отзывчивы на удобрения / Л.П. Галеева // Картофель и овощи. 2011. № 5. С. 22-23.

7. Галеева Л.П. Гумусное состояние и биологическая продуктивность чернозёмов выщелоченных в агроценозах / Вестник НГАУ. 2012. № 1(22). С.10-16.

8. Галеева Л.П. Антропогенное влияние на свойства и плодородие почв солонцовых комплексов Барабинской степи / Л.П. Галеева // Агрохимия. 2012. № 1.С. 24-36.

9. Галеева Л.П. Изменение свойств чернозёмов северной лесостепи Приобья при различном сельскохозяйственном использовании / Л.П. Галеева // Почвоведение. 2012. № 2. С. 1-14.

10. Galeeva L.P. Changes in the Properties of Leached Chernozems on the Northern Forest-Steppe in the Mid-Ob River-Basin caused by Different Agricultural Uses / L.P. Galeeva // Eurasian Soil Science, 2012, Vol. 45, No 2, pp. 214-227.

11. Галеева Л.П. Азотный режим солонцов при переходе их из пашни в залежь / Л.П. Галеева // Аграрная наука. 2012. № 9. С. 6-7.

12. Галеева Л.П. Фосфатный режим чернозёмов выщелоченных Приобья при разных способах внесения удобрений / Вестник НГАУ. 2013. № 1(26). С.10-15.

Другие публикации:

13. Семендяева Н.В. Параметры свойств и управление плодородием пахотных солонцовых почв Западной Сибири / Н.В. Семендяева, М.С. Сиухина, Л.П. Галеева // Анализ современных аграрных проблем: Тез. докл. науч.-практ. конф. Новосибирск, 1995. С. 24-25.

14. Галеева Л.П. Устойчивость плодородия почв северной лесостепи Приобья в условиях антропогенного воздействия / Л.П. Галеева // Геоэкологические проблемы почвоведения и оценки земель: Мат. Междунар. конф. Томск, 2002. Т. 2. С. 421-422.

15. Галеева Л.П. Действие минеральных удобрений в северной лесостепи Барабы / Л.П. Галеева // Интенсификация растениеводства в Сибири: Сб. науч. тр. НГАУ. Новосибирск, 2003. С. 74-76.

16. Галеева Л.П. Плодородие различных типов почв в современных условиях земледелия / Л.П. Галеева, Р.Ф. Г'алеев // Почвы — национальное достояние России: Мат. IV съезда Докучаевского общества почвоведов. Новосибирск, 2004. Кн. 2. С. 40.

17. Галеева Л.П. Влияние минеральных удобрений на урожайность и качество картофеля / Л.П. Галеева, Р.Ф. Галеев, С.И. Семенихин // Проблемы любительского и приусадебного садоводства и огородничества: Сб. тр. Междунар. науч.-практ. конф. Новосибирск, 2005. С. 111-115.

18. Галеева Л.П. Влияние удобрений на урожайность и химический состав зерновых культур на почвах солонцовых комплексов / Л.П. Галеева, Р.Ф. Галеев // Плодородие почв, эффективность средств химизации и методы оптимизации питания растений: Мат. Междунар. конф. Иркутск, 2005. С. 177200.

19. Галеева Л.П. Сохранение плодородия выщелоченных чернозёмов с помощью сидератов / Л.П. Галеева // Мат. II Междунар. науч.-практ. конф., посвящ. 75-летию кафедры почвоведения Иркутского ГАУ. Иркутск, 2006. С.491-494.

20. Галеева Jl.П. Изменение плодородия окультуренных солонцов при их естественном залужении / Л.П. Галеева, Р.Ф. Галеев // Деятельность академика И.И. Синягина в становлении и развитии сибирской аграрной науки: Мат. Междунар. науч. конф. / СО РАСХН. Новосибирск, 2007. С. 136-143.

21. Галеева Л.П. Пищевой режим и плодородие антропогенно-изменённых почв солонцовых комплексов Барабы / Л.П. Галеева // Проблемы истории, методологии и философии почвоведения. Организация почвенных систем: Тр. II-ой Нац. конф. с междунар. участием. Пущино, 2007. Т.2. С. 329-332.

22. Галеева Л.П. Поглощение фосфора почвами при длительном использовании в пашне / Л.П. Галеева // Мат. V съезда Докучаевского общества почвоведов. Ростов-на-Дону, 2008. С. 164.

23. Галеева Л.П. Сидерация как приём сохранения плодородия в условиях современного земледелия / Л.П. Галеева // Качество и точность сельскохозяйственных процессов: Мат. Междунар. семинара. Новосибирск, 2008. С. 24-27.

24. Галеева Л.П. Оптимизация фосфорного питания яровой пшеницы в условиях лесостепи / Л.П. Галеева // Концепция и технология земледелия в аридной зоне Алтае-Саянского субрегиона: Мат. Междунар. науч.-практ. конф. Абакан, 2009. С. 58-63.

25. Галеева Л.П. Свойства и продуктивность старопахотных солонцов Барабы при естественном залужении / Л.П. Галеева // Проблемы рационального использования малоплодородных земель: Мат. Междунар. науч.-практ. конф. / СО РАСХН, СибНИИСХ. Омск, 2009. С. 76-80.

26. Галеева Л.П. Изменение плодородия чернозёмов выщелоченных Приобья в агроценозах / Л.П. Галеева // Климат, экология, сельское хозяйство Евразии: Сб. ст. Междунар. науч.-практ. конф. Иркутск, 2009. С. 137-141.

27. Галеева Л.П. Влияние окультуривания серых лесных почв на их свойства и поглощение фосфора / Л.П. Галеева // Инновационные технологии -в практику сельского хозяйства: Мат. Всерос. науч.-практ. конф.: Сб. науч. тр. Киров, 2009. С. 126-130.

28. Галеева Л.П. Фосфатный режим и плодородие чернозёмов выщелоченных Приобья при разных способах внесения удобрений / Л.П. Галеева // Комплексное применение средств химизации в адаптивно-ландшафтном земледелии: Мат. 44-ой Междунар. науч. конф. молодых ученых и специалистов (ВНИИА). М„ 2010. С. 55-58.

29. Галеева Л.П. Свойства и плодородие антропогенно изменённых серых лесных почв северной лесостепи Приобья / Л.П. Галеева // Отражение био-гео-антропосферных взаимодействий в почвах и почвенном покрове: Сб. мат. IV Всерос. науч. конф. с междунар. участием. Томск, 2010. Т. 3. С. 31-36.

30. Галеева Л.П. Свойства и плодородие антропогенно изменённых почв солонцовых комплексов Барабы / Л.П. Галеева // Закономерности изменения почв при антропогенных воздействиях и регулирование состояния и функционирования почвенного покрова: Мат. Всерос. науч. конф. М., 2011. С.480-483.

Подписано в печать 22.03.2013 г. Тираж 120 экз. Печать трафаретная. Заказ 061. Отпечатано в печатном цехе «Ризограф» Тюменского Аграрного Академического Союза 625003, г. Тюмень, ул. Республики, 7

Текст научной работыДиссертация по сельскому хозяйству, доктора сельскохозяйственных наук, Галеева, Любовь Павловна, Новосибирск

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБУЧЕНИЯ «НОВОСИБИРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АГРАРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»

На правах рукописи

ГАЛЕЕВА Любовь Павловна

05201351212

ВЛИЯНИЕ УДОБРЕНИЙ НА ПЛОДОРОДИЕ ПОЧВ СЕВЕРНОЙ ЛЕСОСТЕПИ ЗАПАДНОЙ СИБИРИ

06. 01. 04 - агрохимия

Диссертация на соискание ученой степени доктора сельскохозяйственных наук

Новосибирск - 2013

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ....................................................................................4

1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР....................................................10

1.1. Гумусовое состояние почв Западной Сибири..................18

1.2. Азот и плодородие почв.............................................29

1.3. Фосфор и плодородие почв.........................................34

1.4. Калий и плодородие почв...........................................43

1.5. Значение минеральных удобрений в плодородии почв.......44

1.6. Способы внесения минеральных удобрений, как один из путей сохранения плодородия почв....................................................48

1.7. Роль сидеральных культур в поддержании плодородия почв..........................................................................................50

2. ПРИРОДНЫЕ УСЛОВИЯ И ПОЧВЕННЫЙ ПОКРОВ ЮГА ЗАПАДНОЙ СИБИРИ. ОБЪЕКТЫ, МЕТОДИКА И УСЛОВИЯ ПРОВЕДЕНИЯ ИССЛЕДОВАНИЙ...................................................53

2.1. Почвенно-климатические условия................................54

2.2. Почвообразующие породы..........................................58

2.3. Гранулометрический и минералогический состав почв......60

2.4. Объекты и методика исследований................................62

2.5. Погодные условия в годы проведения исследований..........68

3. ПЛОДОРОДИЕ АНТРОПОГЕННО-ИЗМЕНЁННЫХ ПОЧВ СЕВЕРНОЙ ЛЕСОСТЕПИ ЗАПАДНОЙ СИБИРИ.................................72

3.1. ИЗМЕНЕНИЕ СВОЙСТВ СЕРЫХ ЛЕСНЫХ ПОЧВ НОВОСИБИРСКОГО ПРИОБЬЯ ......................................................72

3.2. СВОЙСТВА ЧЕРНОЗЁМОВ ВЫЩЕЛОЧЕННЫХ НОВОСИБИРСКОГО ПРИОБЬЯ......................................................93

3.3. СВОЙСТВА ПОЧВ СОЛОНЦОВЫХ КОМПЛЕКСОВ

Б АРАБЫ...................................................................................117

4. ВЛИЯНИЕ УДОБРЕНИЙ НА СВОЙСТВА ЧЕРНОЗЁМОВ

ВЫЩЕЛОЧЕННЫХ И ПРОДУКТИВНОСТЬ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ КУЛЬТУР.........................................152

4Л. Способы внесения минеральных удобрений, как приём сохранения плодородия и повышения продуктивности зерновых культур на чернозёмах выщелоченных............................................................153

4.2. Действие минеральных удобрений на урожайность картофеля и плодородие чернозёма выщелоченного..........................................181

4.3. Влияние сидеральных культур на плодородие чернозёмов выщелоченных............................................................................213

5. ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ ВОЗДЕЛЫВАНИЯ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ КУЛЬТУР НА ЧЕРНОЗЁМАХ ВЫЩЕЛОЧЕННЫХ.....................................................................233

5.1. Экономическая эффективность способов внесения минеральных удобрений при возделывании яровой пшеницы.................234

5.2. Экономическая эффективность применения минеральных удобрений при выращивании картофеля............................................236

5.3. Экономическая эффективность возделывания яровой пшеницы по сидеральным парам..................................................................239

ВЫВОДЫ.........................................................................242

ПРЕДЛОЖЕНИЯ ПРОИЗВОДСТВУ.........................................249

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК........................................251

ПРИЛОЖЕНИЯ...................................................................296

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность работы

Различные виды антропогенных воздействий на почву изменяют её свойства, влияют на эффективное и потенциальное плодородие (Ковда, 1965; 1989; Булычёв, 1974; Авдонин, 1979; Щербаков и др., 1983; 1989; Шишов и др., 1991; 2003; Муха, 2004; Иванов, 2011 и др.).

Большое значение в сохранении плодородия почв приобретает биологизация систем удобрений и, в частности, использование сидеральных культур. Они обогащают почву органическим веществом, азотом и другими элементами питания, не требуют затрат на перевозку, снижают засорённость полей, повышают продуктивность агроценозов, улучшая качество продукции (Надёжкин и др., 1998; Довбан, 1990; Сорокин, 2003; Красницкий, Рендов, 2005; Яшутин, Дробышев и др., 2008; Лошаков и др., 2009).

Значительное увеличение площади пашни за счёт распашки целинных земель и химизация сельскохозяйственного производства в доперестроечный период прошлого века расширили масштабы антропогенного воздействия на почву. За последние 15 лет (1990-2005 гг.) аграрных преобразований в структуре сельскохозяйственных угодий России сохраняется устойчивая тенденция к сокращению площади пашни и росту за счёт неё «залежных земель», которые часто не обрабатываются, зарастают сорняками, кустарниками и мелколесьем и могут быть потеряны для сельскохозяйственного производства. Площади таких земель в России увеличиваются: 0,34 млн. га - в 1990 г., 2 млн. га - в 1997 г., а в настоящее время их уже более 38 млн. га (Люри, Горячкин, Караваева и др., 2010). В настоящее время вовлечение залежных сельскохозяйственных земель в активный сельскохозяйственный оборот - необходимое условие увеличения производства сельскохозяйственной продукции, включая зерно, и обеспечения продовольственной безопасности России (Федеральная целевая программа ..., 2005; Державин, 2007; Шпедт, Мукина, 2008).

В условиях современного земледелия страны нарушаются объективные законы возврата и оптимального баланса элементов питания в почве (Красницкий, 2000). В связи с дальнейшим увеличением площадей почв с пониженным содержанием гумуса, эффективность земледелия в Западной Сибири можно расширять, прежде всего, за счёт обогащения почв органическим веществом. В условиях финансово-экономической нестабильности развития сельскохозяйственного производства плодородие почв можно сохранить с помощью мероприятий, требующих минимальных материальных затрат: 1) соблюдения технологии обработки парового поля, в котором может накапливаться 50 - 120 кг/га азота; 2) вспашки ранней зяби, увеличивающей накопление азота под следующую культуру севооборота; 3) расширения посевов бобовых культур (однолетних и многолетних), способствующих накоплению органического вещества и не требующих внесения азотных удобрений; 4) максимального использования органических

удобрений и соломы; 5) внедрения и полного освоения адаптивно-ландшафтных систем обработки почв; 6) увеличения сроков использования многолетних трав на одном поле, расширения их площадей в южных районах; 7) использования сидеральных паров и полупаров для сохранения гумуса в почвах лесостепной и степной зон; 8) мелиорации сильно-, среднекислых и солонцовых почв.

Если проблему дефицита органического вещества почвы можно решить с помощью выше перечисленных мероприятий, то проблему отрицательного баланса питательных веществ в настоящее время и в ближайшем будущем невозможно решить без применения минеральных удобрений (Ганжара, Васильев, 1985; Ганжара, 1986; 1997; Гамзиков, 2003 и др.).

Обобщение результатов полевых опытов агрохимслужбы и НИИ (Милащенко, 2000) показало, что варьирование урожайности зерновых культур без применения удобрений на 32-77% связано с изменением агрохимических свойств почв. Влияние агрохимических свойств на урожайность повышается с увеличением количества осадков и снижением плодородия почв (Глянько, 2002).

Цель исследований - изучение влияния удобрений на плодородие серых лесных почв, чернозёмов выщелоченных и почв солонцовых комплексов северной лесостепи Западной Сибири.

Задачи исследований:

3. Дать экономическую оценку применения удобрений на чернозёмах выщелоченных.

Научная новизна. Впервые для условий северной лесостепи Западной Сибири установлены региональные особенности действия удобрений на изменение морфологических свойств и плодородие зональных серых лесных почв, чернозёмов выщелоченных и интразональных почв солонцовых комплексов. Изучено влияние удобрений на гумусовое состояние, гранулометрический состав, физико-химические свойства, азотный, фосфатный и калийный режимы почв и продуктивность сельскохозяйственных культур. Определена поглотительная способность серых лесных почв и чернозёмов выщелоченных в отношении фосфора. Выявлены особенности микробиального поглощения углерода, азота и фосфора в чернозёмах выщелоченных. Дана экономическая оценка применения удобрений под сельскохозяйственные культуры на чернозёмах выщелоченных.

Защищаемые положения

гумусом. Под многолетними травами на чернозёмах выщелоченных усиливается связь легкодоступного фосфора (I), а под зерновыми культурами - подвижного фосфора (<3) с валовым азотом, обменным кальцием и фосфатами Бе-Р.

Апробация работы. Основные положения и результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на научно-практических конференциях НГАУ (г. Новосибирск, 2006-2009), КубГАУ (г. Краснодар, 2007); всероссийских научно-практических конференциях Института почвоведения и агрохимии СО РАН (Новосибирск, 2007), ВятГСХА (Киров, 2009), ТГУ (Томск, 2002; 2010), почвенного института им. В.В.Докучаева (Москва, 2011); на П-ой Национальной конференции с

международным участием (Пущино, 2007); на международных научных и научно-практических конференциях НГАУ (Новосибирск, 2003; 2005; 2006; 2007; 2012); Оренбургского ГАУ (Оренбург, 2003); Челябинского ГАУ (Челябинск, 2004); Иркутской ГСХА (Иркутск, 2005; 2006; 2009, 2011; 2012), СО РАСХН (Абакан, 2007; 2009), Алтайского ГАУ (Барнаул, 2009-2013), Омского ГАУ (Омск, 2009), ВНИИА; РГАУ-МСХА (Москва, 2010; 2012); на II, IV, V и VI Всероссийских съездах общества почвоведов им. В.В. Докучаева (Санкт-Петербург, 1996; Новосибирск, 2004; Ростов-на-Дону, 2008; Петрозаводск, 2012).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 50 работ, в том числе 4 учебных и учебно-методических пособий, из которых 2 учебных пособия (в соавторстве) утверждены УМО вузов РФ; в изданиях, рекомендованных ВАК РФ, опубликовано 12 статей.

Объём и структура работы. Работа изложена на 340 страницах компьютерного текста, состоит из введения, 5 глав, выводов и предложений производству. Включает в себя 52 таблицы, 78 рисунков и 42 приложения. Библиографический список состоит из 420 источников, из них 20 на иностранных языках.

Организация исследований и личный вклад автора Исследования на почвах солонцовых комплексов выполнены на бывшем солонцовом стационаре ГНУ СибНИИЗХим СО РАСХН в период 1985-1995 гг. по государственному заданию 051.01.01.05. «Разработать и внедрить зональные системы земледелия, обеспечивающие защиту почв от эрозии, эффективное использование почвенно-климатических ресурсов, средств интенсификации и увеличение производства продукции земледелия», раздел НЗ «Усовершенствовать технологии мелиорации солонцов и разработать системы земледелия на солонцовых почвах» и Проекту ГКНТ № 1-381 «Провести научно-исследовательские работы, подготовить исходные данные для разработки рекомендаций прогноза эффективности удобрений в разрезе почвенно-климатических зон Сибири».

Исследования по изучению региональных особенностей влияния сельскохозяйственного использования на направленность

почвообразовательного процесса, строение, свойства и плодородие серых лесных почв и чернозёмов выщелоченных Новосибирского Приобья, изменению свойств почв солонцовых комплексов Барабы при переходе их из пашни в залежь, проведены в период 1996-2011 гг. на кафедре почвоведения и агрохимии ФГБОУ ВПО «Новосибирский государственный аграрный университет» по теме, утверждённой учёным советом НГАУ (протокол № 1 от 26 января 2009 г).

Автору принадлежит: разработка программы исследований, постановка, организация и проведение лабораторных и полевых опытов, выполнение основной части (80%) аналитических работ, анализ и интерпретация полученных результатов, их статистическая и экономическая оценка, формулирование выводов и предложений производству.

1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР

Резко континентальный климат Западной Сибири с коротким вегетационным периодом, глубокое и длительное промерзание почв зимой и иссушение летом определяют данную территорию как зону рискованного земледелия. Почвенный покров её очень разнообразен: от подзолистых и серых лесных - на севере, до чернозёмов и лугово-чернозёмных почв - в центральной её части и каштановых - на юге. Кроме того, здесь много интразональных почв - болотных, аллювиальных, лугово-чернозёмных, солонцов и др. Длительное и глубокое промерзание почв зимой и медленное прогревание и оттаивание весной обуславливают позднее оживление микрофлоры и короткий период её биологической активности (Горшенин, 1955; Градобоев, 1960; Западная Сибирь, 1963; Почвы Новосибирской области, 1966; Орловский, 1941; 1967; Ковалёв и др., 1974; Каретин, 1974;

Богданов, 1977; Семендяева, 2002; Мищенко, Мельников, 2007; Хмелёв, Танасиенко, 2009).

Серые лесные почвы распространены в основном в подтаёжной подзоне и значительно реже - в южно-таёжной. Эти почвы отражают особенности ландшафтов при переходе от лесной зоны к степной и относятся к одному из главнейших генетических почвенных типов (Иванова, 1976). В Западной Сибири серые лесные почвы подробно изучал К.П. Горшенин (1955), который относил их к группе почв осолоделого типа почвообразования, формирующихся в условиях подтайги. Он считал, что процесс осолодения развивается под лесной растительностью. Н.Д Градобоев, В.М. Прудникова и И.С. Сметанин (1960) отмечали, что серые лесные почвы следует рассматривать как почвы дерно-подзолистого типа почвообразования.

Серые лесные почвы занимают наиболее повышенные элементы рельефа, которые хорошо обеспечены поверхностным стоком и имеют глубокий

Информация о работе

Галеева, Любовь Павловна
доктора сельскохозяйственных наук
Новосибирск, 2013
ВАК 06.01.04

Диссертация

Влияние удобрений на плодородие почв северной лесостепи Западной Сибири - тема диссертации по сельскому хозяйству, скачайте бесплатно

Автореферат

Похожие работы