Агрохимия, 2021, № 6, стр. 3-7

ВВЕДЕНИЕ

В условиях дерново-подзолистых почв России урожайность сельскохозяйственных культур в значительной степени определяется уровнем плодородия почвы и применением удобрений. Применение органических и минеральных удобрений наряду с влиянием на общий уровень урожайности является наиболее существенным фактором, способствующим сохранению и повышению плодородия почв. В современных условиях ведения сельского хозяйства при дефиците удобрений и их высокой стоимости сохранение плодородия почв довольно проблематично [1–4].

Существенное значение при оценке систем удобрения и показателей плодородия почв принадлежит определению баланса питательных веществ в почве. Величина потребления и потерь питательных веществ зависит от гранулометрического состава почвы, вида, доз, сроков применения удобрений, от агротехнических приемов возделывания культуры, погодных и ряда других условий [2, 5].

Современные требования к оптимальным показателям баланса дифференцированы в зависимости от уровня плодородия почв. Для азота необходимо поддерживать интенсивность баланса на уровне 80–110%, интенсивность баланса фосфора при низком его содержании в почве – не менее 200, при среднем – 150, при высоком и очень высоком – 80–100%, для калия при низком содержании в почве – 130–150, при среднем – 110–130, повышенном – 80–100% [6]. При разработке системы удобрения в льняном севообороте важно определить оптимальную насыщенность севооборота органическими и минеральными удобрениями, обеспечивающую бездефицитный баланс элементов питания и сохранение плодородия почвы.

В связи со снижением уровня почвенного плодородия возникает необходимость периодического уточнения приходных и расходных статей баланса элементов питания, требует получения информации, необходимой для прогноза изменения уровня плодородия почвы во времени, а также разработки рациональных систем удобрения для его сохранения, что возможно оценить только в длительных опытах [4, 7, 8].

Цель работы – изучить баланс элементов питания в дерново-подзолистой легкосуглинистой почве при разной насыщенности льняного севооборота органическими и минеральными удобрениями.

МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЯ

Исследование проводили в длительном стационарном опыте, заложенном в 1948 г. на дерново-подзолистой легкосуглинистой почве на базе опытного поля ФНЦ ЛК в Тверской обл. Чередование культур в севообороте следующее: пар чистый – озимая рожь с подсевом многолетних трав (клевер красный и тимофеевка) – многолетние травы 1-го года пользования – многолетние травы 2-го года пользования – лен-долгунец – ячмень – овес. В 9-й ротации севооборота (2012–2018 гг.) изучали влияние систем удобрения (органической, минеральной, органо-минеральной), эквивалентных по количеству элементов питания за севооборот (150 кг д.в./га) и влияние насыщенности севооборота органическими и минеральными удобрениями (200 и 250 кг д.в./га) на показатели плодородия почвы и продуктивность севооборота. Схема опыта представлена в табл. 1.

В опыте использовали навоз крупного рогатого скота (Нав) состава: N – 0.50, P₂O₅ – 0.25, K₂O – 0.60%, который вносили в пару под озимую рожь. Минеральные удобрения вносили под все культуры севооборота в рекомендованных дозах. Общая площадь делянки составляла 72 м², учетная – 36 м², повторность трехкратная.

Возделывание культур в севообороте проводили согласно рекомендованной для данной зоны технологии возделывания. Технологические процессы по выращиванию и уборке осуществляли с максимальным использованием серийных машин и оборудования. Наблюдения и исследования в опыте, химические анализы почвы и растений осуществляли в соответствии с методическими указаниями [9–11] и ГОСТ 26204-84-ГОСТ 26213-84 [12].

Для обоснования наиболее эффективных систем удобрения в 9-й ротации севооборота на основании урожайности и химического состава полученной продукции был рассчитан хозяйственный баланс NPK. В приходной части учитывали поступление элементов питания с удобрениями, в расходной – их вынос основной и побочной продукцией.

РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ

Показано, что возделывание культур без применения удобрений привело к дефициту азота в почве в размере 33.2, фосфора – 14.6 и калия – 37.5 кг/га. Продуктивность севооборота была самой низкой – 22.7 ц з.е./га. Применение систем удобрения, эквивалентных по количеству внесенных за севооборот элементов питания (150 кг д.в./га севооборотной площади или среднегодовая доза N57.1P28.6K68.6), обеспечило слабоположительный и близкий между собой баланс азота и фосфора. Баланс калия был отрицательным, с наибольшим дефицитом (–36.9 кг/га) отметили при применении органо-минеральной системы удобрения, при которой получили наиболее высокую продуктивность – 40.3 ц з.е./га, на 1.4 и 3.7 ц з.е./га больше (НСР₀₅ = 3.6), чем при органической и минеральной системах удобрения. Более высокая урожайность культур при применении органо-минеральной системы удобрения была получена не только за счет удобрений, но и за счет почвенного плодородия. Вынос калия культурами севооборота с урожаем в этом варианте составил 105.5 кг/га/год, в 1.5 раза больше, чем внесли с удобрениями (68.6 кг д.в./га). Его содержание в почве за ротацию 7-польного севооборота (с 2011 до 2018 г.) снизилось на 55 мг/кг (табл. 2, 3).

Повышение доз удобрений при органо-минеральной системе обеспечило бóльшую продуктивность севооборота – 42.4 и 41.9 ц з.е./га и одновременно более высокий вынос питательных веществ урожаем. Применение в севообороте навоза 5.7 т/га в сочетании с минеральными удобрениями в дозе 120 кг д.в./га севооборотной площади (среднегодовая доза N57.1P50K95.7) обеспечило положительный баланс фосфора – +18.0 кг/га, увеличение его содержания в почве на 25 мг/кг при дефиците азота – 8.9 и калия – 18.1 кг/га (интенсивность баланса 156, 86 и 85%).

Положительный баланс всех элементов питания: азота – +10.3, фосфора – +27.3 и калия – +11.4 кг/га (интенсивность баланса 117, 180 и 111%) получили при самой высокой насыщенности севооборота удобрениями: навоз 5.7 т/га + + 170 кг д.в. в форме минеральных удобрений/га севооборотной площади (среднегодовая доза N70P61.4K118.6).

Данные интенсивности баланса, полученные в нашем опыте для азота и калия, близки к рекомендуемым другими авторами для льняных севооборотов. Например, интенсивность баланса азота рекомендуется поддерживать на уровне 100–130, фосфора – 120–150 и калия –105–120% [8, 13]. Интенсивность баланса фосфора в нашем исследовании была более высокой.

Применение данной насыщенности севооборота удобрениями позволило увеличить в почве содержание подвижного фосфора за 9-ю ротацию с 272 до 289 (на 17) мг/кг, содержание калия – со 167 до 214 (на 47) мг/кг. Только в этом варианте сложился положительный баланс калия. Продуктивность севооборота в сравнении с вариантом 5, где насыщенность была меньше, имела тенденцию к снижению с 42.4 до 41.9 ц з.е./га, окупаемость удобрений снизилась с 7.1 до 5.5 кг з.е.

Рост продуктивности в севообороте сопровождался бóльшим выносом элементов питания. Отрицательный баланс калия в льняном севообороте объясняется наиболее высоким его выносом культурами севооборота. В среднем в удобренных вариантах вынос калия превосходил вынос азота в 1.7 раза, фосфора – в 3.3 раза (табл. 2).

Примененные в севообороте дозы азота 57.1 кг д.в./га (варианты 2–5) обеспечили его баланс в почве от слабо отрицательного (–8.9) до слабо положительного (+2.0 кг/га). Только в одном варианте при применении среднегодовой дозы N70 (вариант 6) получили положительный его баланс в размере +10.3 кг/га. Интенсивность баланса составила 117%.

Небольшой дефицит азота в почве можно допустить, учитывая, что в севообороте в течение 2-х лет возделываются многолетние травы (клевер красный и тимофеевка). При средней урожайности сена 47 ц/га после уборки в почве оставалось в среднем такое же количество органических остатков (46 ц/га) в виде стерни и корней. Растительные остатки многолетних трав содержат: азота – 1.05–2.25, фосфора – 0.33–0.57, калия – 1.09–2.50%. С ними в почву поступало: азота – 48.3–103.5, фосфора – 15.2–26.2 и калия – 50.1–115 кг/га.

Баланс фосфора при применении в севообороте дозы 28.6 кг д.в./га (варианты 2–4) можно было определить как уравновешенный. Интенсивность баланса 103–105%. Повышение дозы фосфора до 50 и 61.4 кг д.в./га (варианты 5 и 6) обеспечило его положительный баланс в размере +18.0 и +27.2 кг/га соответственно, интенсивность увеличилась до 156 и 180%, содержание элемента в почве повысилось на 25 и 17 мг/кг и было в пределах ошибки опыта.

Отрицательный баланс калия практически во всех вариантах опыта свидетельствовал о том, что высокий уровень продуктивности севооборота достигнут за счет использования его из почвы, т.е. за счет почвенного плодородия. Примененные в севообороте дозы калия 68.6 и 95.7 кг д.в./га (варианты 2–5) были недостаточными для сохранения его почвенных запасов. За ротацию севооборота содержание калия в почве при применении данных доз удобрений снизилось в среднем на 22.5 мг/кг (табл. 3). Положительный баланс калия +11.4 кг/га и прирост его содержания на 47 мг/кг получили при применении дозы K118.6 (вариант 6).

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Сохранение запасов питательных веществ в дерново-подзолистой легкосуглинистой почве с очень высоким содержанием подвижного фосфора и повышенным содержанием калия в 7-польном льняном севообороте обеспечило применение органо-минеральной системы удобрения при сочетании навоз 5.7 т/га + 170 кг д.в. в форме минеральных удобрений/га севооборотной площади. Среднегодовая доза составила N70P61.4K118.6. Баланс элементов питания в почве составил: азота – +10.3, фосфора – +27.2 и калия – +11.4 кг/га в год при интенсивности 117, 180 и 111% соответственно. Среднегодовая продуктивность севооборота составила 41.9 ц з.е./га, окупаемость 1 кг NPK – 5.5 кг зерновых единиц.