Удобрений в зернопаропропашном севообороте лесостепи цчр
| Вид материала | Автореферат |
| Влияние сверхдлительного применения удобрений на плодородие чернозема выщелоченного в зерносвекловичном севообороте Фосфатное режим и прогноз его состояния Содержание обменного калия и натрия |
- Влияние новых гербицидов на засоренность посевов и продуктивность продовольственной, 512.21kb.
- Календарный план применения удобрений Определение потребного количества минеральных, 1367.7kb.
- План размещения удобрений по способу внесения. 15 План внесения органических и минеральных, 547.17kb.
- Технология переработки сапропеля и навоза в удобрения и биогаз. Реактор «фермер» Содержание, 297.46kb.
- Методические рекомендации применения удобрений по интенсивной технологии, 226.3kb.
- Андрей Гурьев, президент некоммерческой Ассоциации производителей удобрений, член Совета, 102.07kb.
- Ользовании могут стать практически неиссякаемым источником сырья для производства качественно, 47.03kb.
- Рекомендации по выполнению заданий и их оценка, 81.28kb.
- Агроэкологическое обоснование систем применения удобрений в севооборотах на дерново-подзолистых, 1334.17kb.
- Удобрения в интенсивном растениеводстве, 232.4kb.
ВЛИЯНИЕ СВЕРХДЛИТЕЛЬНОГО ПРИМЕНЕНИЯ УДОБРЕНИЙ НА ПЛОДОРОДИЕ ЧЕРНОЗЕМА ВЫЩЕЛОЧЕННОГО В ЗЕРНОСВЕКЛОВИЧНОМ СЕВООБОРОТЕ
Азотный режим и прогноз азотного и гумусового состояния
Изучение азотного состояния почвы при систематическом применении удобрений решает важную задачу, так как оптимальное азотное питание обеспечивает до 60 % от суммарного эффекта при применении полного минерального удобрения (Н.П. Богомазов, 1988; Н.С. Сокорев, М.Н. Понедельченко, 2004).
Рисунок 1 - Содержание NO3 – в почве стационарного опыта по ротациям, слой 0-20 см, 1936-2008 гг.
Изучение динамики нитратного азота по ротациям выявило, что при внесении удобрений в 1 ротации отмечался значительный рост его содержания в почве относительно контроля (рис. 1). В 2-5 ротациях отмечалось снижение общего уровня относительно начала опыта, а в дальнейшем дозы минеральных удобрений, вносимые под сахарную свёклу в двух полях 9-польного севооборота – N135P180K135 + 25 т/га навоза в пару, N90P120K90 + 25 т/га навоза в пару и N45P60K45 + 50 т/га навоза в пару, способствовали повышению количества NO3– .
Таким образом, за 72 года проведения исследований растет разрыв в содержании NO3- удобренной и неудобренной почве, а общий уровень имел тенденцию к понижению.
Установлено, что от количества осадков в зимне-весенний период значительно зависит содержание нитратного азота в слое почвы 0-20 см. Так, в почве без удобрений коэффициент корреляции между этими показателями составил -0,514, при внесении N90P120K90 + 25 т/га навоза в пару -0,932 , N150P150K150 + 50 т/га навоза -0,826. Чем более удобрена почва, тем выше подвижность нитратного азота. В связи с этим, если перед началом вегетации выпало осадков более чем на 50 % выше нормы, то растения могут испытывать азотное голодание и нуждаться в дополнительном внесении азота в течение вегетации (в почву или в виде некорневой подкормки).
В неудобренной почве убыль содержания общего азота составила 0,0006-0,0007 % за 1 год, при использовании N45Р60К45 + 25 т/га навоза и N90Р120К90 + 25 т/га навоза – 0,0002-0,0003 % за 1 год. Применение N135Р180К135 + 25 т/га навоза в пару и N45Р60К45 + 50 т/га навоза в пару способствовало минимальным потерям данной формы элемента – 0,0001-0,0002 % в год (табл. 3).
Количество общего азота почвы на удобренных вариантах возросло относительно контроля на 7,5-22,1 %, но относительно момента закладки опыта, когда величина показателя составила 0,280%, оно снизилось на 7,6-31,5 %. Количество минерального азота в составе общего на удобренных вариантах возросло на 12,8-75,6 %, легкогидролизуемого – на 41,5-68,3 %, трудногидролизуемого – на 19,2-26,9 %, негидролизуемого – имело тенденцию к снижению. Отмечался рост количества минерального, легко - и трудногидролизуемого в составе общего, что свидетельствует об увеличении подвижности соединений азота в почве и большей их доступности растениям. Наибольшее влияние на увеличение количества легко- и трудногидролизуемого азота в составе общего имело применение под сахарную свёклу N45P60K45 + 50 т/га навоза в пару, N90P60K45 + 25 т/га навоза в пару, N90P120K90 + 25 т/га навоза в пару, N45P60K45 + 50 т/га навоза в пару и N90P120K90 + 25 т/га навоза в пару, а также только минеральных удобрений – N190Р190К190.
Одним из важнейших показателей почвенного плодородия является содержание гумуса, запасы которого в значительной степени определяют агрохимические, агрофизические и биологические свойства почвы (М.М. Кононова, 1963; И.В. Тюрин, 1965; А.М. Лыков, 1976).
Содержание гумуса в целинной почве в слое 0-20 см составило 6,10 %, за 70 лет использования почвы в севообороте стационарного опыта ГНУ ВНИИСС его количество в почве, не получавшей удобрений, сократилось на 1,21 %, также значительное сокращение содержания гумуса отмечалось при внесении под сахарную свёклу N45-90P45-90K45-90 + 25 т/га навоза в пару, N135P180K135 + 25 т/га навоза в пару (0,73-0,99 %). При применении N45P60K45 + 50 т/га навоза в пару, N120P120K120 + 50 т/га навоза в пару и N150P150K150 + 50 т/га навоза и N190P190K190 гумусированность снижалась на 0,35-0,55 %.
| Таблица 3 - | Прогноз содержания гумуса и общего азота, % абс., нарастающим итогом | | ||||
| Варианты | Годы | |||||
| 2020 | 2030 | 2040 | 2050 | |||
| Без удобрений | -0,08 -0,007 | -0,11 -0,013 | -0,14 -0,020 | -0,17 -0,026 | ||
| N45P60K45 + 25 т/га навоза в пару | -0,02 -0,003 | -0,05 -0,005 | -0,07 -0,008 | -0,09 -0,011 | ||
| N90P120K90 + 25 т/га навоза в пару | -0,02 -0,003 | -0,04 -0,006 | -0,06 -0,009 | -0,08 -0,012 | ||
| N135P180K135 + 25 т/га навоза в пару | -0,01 -0,005 | -0,02 -0,006 | -0,03 -0,007 | -0,04 -0,009 | ||
| N45P60K45 + 50 т/га навоза в пару | -0,01 -0,001 | -0,02 -0,002 | -0,03 -0,004 | -0,04 -0,005 | ||
- числитель – содержание гумуса, знаменатель – общего азота
На основании динамики показателей гумуса и уравнений регрессии при R2 > 0,7 нами разработан прогноз гумусового состояния почвы стационарного опыта (табл. 3). Наибольшие потери гумуса в период до 2050 года будут происходить в почве без удобрений. Достаточно велика убыль и при внесении N45-90P45-90K45-90 + 25 т/га навоза в пару. Применение N135P180K135 + 25 т/га навоза в пару, N45P60K45 + 50 т/га навоза в пару и N120P120K120 + 50 т/га навоза в пару содействовало минимальным потерям гумуса (0,001 % за год).
Длительное систематическое внесение удобрений повлияло на изменение группового состава гумуса почвы опытного участка. Отмечался рост количества гуминовых кислот в верхнем горизонте почвы при внесении N120P120K120 + 50 т/га навоза в пару, N45P60K45 + 50 т/га навоза в пару и N150P150K150 + 50 т/га навоза (на 4,2-7,6 %). В слое 20-40 и 40-60 см данное явление отмечено не было. Количество гумина не было подвержено изменениям под воздействием удобрений.
При использовании органо-минеральной системы удобрений с разными их дозами количество фульвокислот сокращалось на 7,0-11,7 %, а при внесении только минеральных удобрений – N190P190K190 – возрастало на 5,2 %. В наибольшей степени сокращение количества фульвокислот отмечалось при применении N45P60K45 + 50 т/га навоза в пару, N120P120K120 + 50 т/га навоза в пару и N150P150K150 + 50 т/га навоза в пару.
Таким образом, длительное применение удобрений способствует изменению азотного и гумусового режима чернозема выщелоченного, которое выражалось в увеличении количества гуминовых кислот и снижении фульвокислот, росте количества минерального и легкогидролизуемого азота и снижении – негидролизуемого азота. Прогноз содержания общего гумуса и азота свидетельствует об их убыли, менее всего – при использовании N135P180K135 + 25 т/га навоза в пару и N45-120P60-120K45-120 + 50 т/га навоза в пару.
Фосфатное режим и прогноз его состояния
Фосфор – один из важнейших элементов для питания растений. «Если углерод является королем живого вещества, то фосфор играет роль премьер-министра, без которого король бессилен» (В.Д. Панников, 2003).
От 1 к 3 ротации отмечался значительный рост количества P2O5 в почве стационарного опыта, в дальнейшем наметилось некоторое снижение его содержания вследствие перехода минерального фосфора в другие формы почвенных фосфатов (рис. 2). В 8 ротации был отмечен некоторый рост показателя относительно 6-7 ротаций. Наибольшее количество минерального P2O5 было при внесении N135P180K135 + 25 т/га навоза в пару, N45P60K45 + 50 т/га навоза в пару, несколько меньшее – на фоне N90P120K90 + 25 т/га навоза в пару. В почве без удобрений ко 2 ротации произошло некоторое его увеличение, что, очевидно, связано с переходом малоподвижных фосфатов почвы в подвижное состояние. В дальнейшем (в 4-7 ротациях) отмечалось снижение P2O5, что объясняется истощением фосфатного фонда почвы.
Рисунок 2 - Содержание подвижного P2O5 по ротациям севооборота в звене с черным паром, 1936-2008 гг.
В результате исследований выявлено, что количество фосфатов первой группы в почве опыта на глубине 0-20 см возрастало на 30,0-60,0 % при систематическом внесении под сахарную свёклу N90-135P90-135K90-135 + 25 т/га навоза в пару и N190P190K190 (табл. 4). Количество фосфатов, вытесняемых 0,5 н. уксусной кислотой, под воздействием внесения средних и высоких доз минеральных удобрений снижалось в слое 0-20 см на 8,7-40,8 % и только применение N45-150P45-150K45-150 под сахарную свеклу в сочетании с 50 т/га навоза в пару способствовало увеличению их содержания на 4,9-8,7 %. В результате внесения N135P130K135 + 25 т/га навоза в пару, N150P150K150 + 50 т/га навоза в пару и N190P190K190 в слое почвы 0-20 см отмечался рост содержания P2O5, извлекаемого 0,5 н. соляной кислотой на 12,7-28,6 %. Количество фосфатов, извлекаемых из почвы 3,0 н NH4OH, максимально повышалось в слое 0-20 см – на 9,3-36,7 % при использовании N135P180K135 + 25 т/га навоза в пару и N45-150P45-150K45-150 + 50 т/га навоза в пару.
| Таблица 4 - | Групповой состав фосфатов, 2006-2008 гг. | ||||||
| Варианты | Валовой P2O5, % | 1 0,05 н. H2O + CO2 | 2 0,5 н. СH3COOH | 3 0,5 н. НСL | 4 3,0 н. NH4OH | Остаток | Минеральные фосфаты, % от вал. |
| Без удобрений | 0,148 | 0,85 | 10,8 | 6,6 | 44,8 | 36,8 | 18,3 |
| N45P60K45 + 25 т/га навоза в пар | 0,167 | 0,9 | 9,75 | 7,4 | 51,0 | 30,7 | 18,0 |
| N90P120K90 + 25 т/га навоза в пар | 0,173 | 1,05 | 9,2 | 7,7 | 54,4 | 27,6 | 17,9 |
| N135P180K135 + 25 т/га навоза в пар | 0,177 | 1,20 | 8,5 | 8,1 | 60,6 | 21,5 | 17,9 |
| N45P60K45 + 50 т/га навоза в пар | 0,173 | 0,7 | 11,5 | 7,6 | 58,0 | 22,2 | 19,7 |
| N150P150K150 + 50 т/га навоза | 0,182 | 0,9 | 11,1 | 8,6 | 62,5 | 16,8 | 20,7 |
| N190P190K190 | 0,179 | 1,3 | 7,2 | 8,6 | 53,5 | 29,3 | 17,2 |
Количество неизвлекаемого P2O5 при внесении удобрений значительно уменьшалось. Так, при внесении под сахарную свеклу N135P130K135 + 25 т/га навоза в пару и N45-150P45-150K45-150 + 50 т/га навоза в пару количество этой формы фосфора снизилось в слое 0-20 см на 14,0-62,5 %,
Увеличение суммы минеральных фосфатов относительно валового P2O5 отмечалось при внесении под сахарную свеклу N45-150P45-150K45-150 на фоне 50 т/га навоза в пару на 8,5-13,1 %. Длительное внесение удобрений к 8 ротации содействовало увеличению количество валового фосфора в слое 0- 20 см при применении N135-150P135-150P135-150 + 25-50 т/га навоза в пару на 20,0-22,2 %.
Внесение N90P90K90 + 25 т/га навоза в пару , N45P90K45 + 25 т/га навоза в пару, N45-150P45-150K45-150 + 50 т/га навоза в пару и N190P190K190 вызвало снижение поглощения фосфатов почвой (на 17,7-116,3 %). По-видимому, поглощение фосфора почвой шло достаточно интенсивно в первые годы после закладки опыта, а в настоящее время почва полностью насыщена фосфатами и поглощение P2O5 в значительной мере замедлилось. Максимальная скорость поглощения была только там, где удобрения не вносили или вносили в невысоких дозах.
На основании составленного нами прогноза, количество подвижного фосфора в наибольшей степени будет увеличиваться при применении под сахарную свёклу N135P180K135 + 25 т/га навоза в пару (2,94 мг/100 г за десятилетие), несколько медленнее – (0,70 мг/100 г почвы за десятилетие) – при внесении N90P120K90 + 25 т/га навоза в пару. В почве без удобрений и при использовании N45P60K45 + 25 т/га навоза в пару количество P2O5 будет быстро снижаться. Увеличение количества подвижного фосфора с интенсивностью 0,72 мг/100 г почвы за десятилетие будет обеспечено внесением N45P60K45 + 50 т/га навоза в пару.
Отмечалось снижение количества подвижного фосфора во времени в почве без удобрений и значительное повышение при применении под сахарную свёклу N90P90K90 + 25 т/га навоза в пару и N135P135K135 + 25 т/га навоза в пару (в звене с черным паром).
Таким образом, длительно применяемые удобрения значительно изменили фосфатный режим почвы, увеличивая как содержание минерального P2O5, которое при систематическом внесении под сахарную свёклу N90-135P120-180K90-135 + 25 т/га навоза и N45P60K45 + 50 т/га навоза будет продолжаться и в будущем, так и перераспределяя групповой состав фосфатов в сторону увеличения содержания кислото- и щелочнорастворимых фракций и снижения содержания неизвлекаемого остатка, что обусловит увеличение их доступности.
Содержание обменного калия и натрия
Оптимальное калийное питание способствует повышению засухоустойчивости растений, их устойчивость к низким температурам, к повышенной почвенной кислотности, к болезням и вредителям (Н.В. Пухальская, В.Г. Сычев, 2009; W.J. Davies, J. Metcalfe, 1986).
Рисунок 3 - Содержание обменного калия, мг/100 г почвы, 1936-2008гг.
Содержание обменного калия также имело тенденцию к значительному росту при внесении удобрений в 1-3 ротации и менее значительному – в 7-8 ротациях, что связано с необменным поглощением элемента и запаковкой в кристаллическую решетку глинистых минералов. Относительно 1-3 ротаций отмечалось снижение уровня K2O в 4-8 ротациях, особенно при применении под сахарную свёклу N135P180K135 + 25 т/га навоза в пару и N90P120K90 + 25 т/га навоза в пару. Внесение N45P60K45 + 50 т/га навоза в пар содействовало небольшому росту количества данного элемента. В целом, относительно 1 ротации количество K2O снижалось.
На основании составленного нами прогноза содержания обменного K2O при существующих дозах удобрений его количество будет снижаться, наиболее быстро – при внесении N135P180K135 + 25 т/га навоза в пару и N45P60K45 + 25 т/га навоза в пару, что связано с низкой компенсацией удобрениями и высоким выносом культурами. Стабилизация содержания этого элемента обусловлена только внесением N45P60K45 + 50 т/га навоза в пар.
Длительное применение удобрений способствовало росту содержания обменного натрия в почве. В начале вегетации его количество в слое почвы 0-60 см при использовании удобрений было увеличено относительно контроля на 6,0-23,0 %, в наибольшей степени – при внесении N120-150P120-150K120-150 + 50 т/га навоза и N45P60K45 + 50 т/га навоза, что объясняется высоким содержанием натрия в навозе.
Таким образом, увеличение количества обменного K2O на 16,1-49,4 % и Na2O на 6,0-23,0 % в почве способствует применение N120-150P120-150K120-150 + 50 т/га навоза и N135P180K135 + 25 т/га навоза.