Агрохимия, 2023, № 4, стр. 44-50

ВВЕДЕНИЕ

При определении состава и доз удобрения под каждую сельскохозяйственную культуру рекомендуется обращать внимание на ее потребности в питании. Далее следует учитывать почвенно-климатические характеристики зоны, в которой выращивают культуры. Например, в Курганской обл. с переходом от северной лесостепи к центральной и южной степи оптимальные дозы удобрений постепенно снижаются по мере ухудшения условий увлажнения. Оптимумы для удобрений надежно устанавливать в полевых опытах, проводимых в разных агроклиматических зонах. В Курганском НИИСХ накоплены 40–50-летние данные 3-х опытных полей – Шадринского, Центрального и Макушинского.

Состав и дозы минеральных удобрений для конкретного поля определяются на основании знания истории предшествующей агротехники в целом и в частности – прежней удобренности культур [1–3]. Учет прошлой системы удобрения для отдельного урочища осуществляется по книге истории поля. В определенной мере ориентиром для подбора удобрений служит анализ наличия подвижных питательных веществ в почве, что более надежно для фосфора. Предвидеть длительность последействия удобрений возможно по выявленным в специальных опытах закономерностям, вскрывающим срок последействия их различных доз [4–6]. Для фосфора в одном из опытов Курганского НИИСХ в 4-польном зернопаровом севообороте показано, что новые порции аммофоса следует вносить, если среднегодовое количество фосфора от суммы насыщения поля фосфорным удобрением становится меньше Р10–15. В этом опыте длительность последействия 3-х созданных фонов фосфора Р240–360–720 на фоне N40–60 (азот вносили в 3-м и 4-м полях) в 2-х закладках была равной 27–34 посева для первой из доз, 34–39 – для 2-й дозы и 44–45 посевов – для 3-й дозы [7]. Исключая паровые поля, вышеназванных количеств фосфора хватило на 20–25, 25–29, 33–34 посева соответственно. Длительность последействия фосфора зависит не только от дозы внесенного удобрения, но и от уровней урожайности культур, использующих остаточные количества питательных веществ. Например, в опыте В.В. Лапа и соавторов на супесчанной дерново-подзолистой почве при продуктивности 37–55 ц к.е./га последействие от 10-летнего применения Р40 длилось всего 4 года [8]. В Курганском опыте с запасным внесением фосфора средняя урожайность была в 3 раза меньше.

Азотное удобрение более подвижно по профилю почвы. В обсуждаемом в статье опыте проведен анализ содержания нитратов в 3-метровом слое почвы. В 1990 г. на фоне средних в севообороте доз азота N50–75 на фоне Р40 при ежегодном внесении бóльшая часть нитратов находилась в слое 1–2 м почвы. Через 5 лет в 1995 г. нитраты опустились на глубину 2–3 м [9]. За каждый из 5‑ти лет в период вегетации выпадало 225, 165, 244, 271, 288 мм осадков соответственно. В дальнейшем частично нитраты могут подниматься с восходящим током воды в верхние горизонты. Одним из путей сокращения потерь азота в нижние горизонты почвы является совместное применение азота и фосфора. Наблюдениями 2015 г. в посеве бессменной пшеницы установлено, что опускание нитратов ниже корнеобитаемого слоя почвы заметно больше было на фонах применения одного азота по сравнению с внесением азотно-фосфорного удобрения [10]. Цель работы – определение длительности последействия минеральных удобрений в опыте Курганского НИИСХ.

МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЯ

Стационарный эксперимент, в котором изучали действие и последействие азотно-фосфорного удобрения, размещен на Центральном опытном поле Курганского НИИСХ. Заложен опыт в 1971 г. заведующим отделом агрохимии В.И. Волынкиным, который вел исследования по 2007 г. Помощниками в разные периоды были Г.М. Колташева, Ю.Я. Емельянов и О.В. Волынкина (с 1993 г. по настоящее время). В течение 7-ми ротаций в 1971–1999 гг. изучение состава удобрения и доз азота вели в зернопропашном севообороте: кукуруза–пшеница–пшеница–овес. Культуры выращивали при ежегодной вспашке. В конце этого периода в земледельческой практике Курганской и других областей произошли изменения – сокращение посевов кормовых культур и объемов проведения вспашки. Учитывая появление в сельскохозяйственном производстве новых технологий, в 2000 г. севооборот в опыте заменен бессменной пшеницей после стерни. Почва на участке под опытом – выщелоченный чернозем маломощный малогумусный среднесуглинистый с содержанием гумуса в слое 0–20 см 4.5% и подвижных соединений (мг/кг): Р₂О₅ по Чирикову – 40 (низкое), K₂О – 250–350 (высокое). За 52 года проведения опыта показатель рН_KCl изменился с исходной величины 6.0–6.2 до 5.15 в контроле и до 5.0 при внесении N60Р20.

Схемой опыта были предусмотрены варианты разного распределения азота между культурами севооборота. Три приема внесения азота в севообороте были следующими: 1 – применение всей севооборотной дозы N200 и N300 на фосфорном фоне Р40 под кукурузу; 2 – разделение дозы азота на 2 года с внесением N120 под кукурузу и через год N80 под 2-ю пшеницу после кукурузы для N200, а для N300 – на N180 и N120; 3 – применение удобрения все 4 года с усилением питания пропашной культуры: при N200 – N140 + N20 × 3, N300 – N240 + N20 × 3. Равномерным ежегодным внесением азота предусмотрено внесение N80 под кукурузу и N40 под зерновые (в среднем в севообороте – N50) при суммарной дозе N200, при дозе N300 – N120 под кукурузу и N60 – под зерновые (в среднем N75).

Для бессменной пшеницы дозы азота составили N20–40–60Р20. В первой части опыта сравнение действия удобрения при разном распределении азота на фоне Р40 в севообороте вели в течение 21 года (1971–1991 гг.). При систематическом применении Р40 содержание подвижного Р₂О₅ в слое почвы 0–20 см повысилось до 100–120 мг/кг. Затем 27 лет на 6-ти вышеназванных фонах удобрения не вносили и учитывали последействие азотно-фосфорного удобрения. Через 15 лет, к 2006 г. содержание подвижного фосфора снизилось до 56–75 мг/кг, через 27 лет к 2018 г. оно опустилось до 52 мг/кг при исходной величине во время закладки опыта 38–40 мг/кг.

Применяли аммиачную селитру, двойной суперфосфат в дозе Р40 в 1-й период опыта, аммофос Р20 – во 2-й период. Способ внесения – весеннее локальное врезание дисковой сеялкой СЗ-3.6 до посева на глубину 4–5 см. Общая площадь делянки 270 м² (6 × 45 м), учетная 90 м² (2 × 45 м). Повторность трехкратная. Учет урожая пшеницы – напрямую комбайном “Сампо-500” с отбором образца для определения влажности и чистоты бункерной массы зерна. Погодные условия периода вегетации в годы севооборота были более благоприятными, чем в период выращивания бессменной пшеницы после стерни. Если в 1-й части опыта было 4 засушливых года, то во 2-й – 6 лет, а в 2016 г. отмечено сильное поражение пшеницы стеблевой ржавчиной.

Цель работы – выявление силы и длительности последействия азотно-фосфорного удобрения в условиях стационарного опыта.

РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ

Уже в годы испытания вышеназванных приемов внесения азота на фоне фосфора обнаружилось последействие удобрения, внесенного в один год под кукурузу, на урожайность следующих 3-х культур. Также проявлялось последействие удобрения, примененного через год в 1-м и 3-м полях, на урожайность культур во 2-м и 4-м посевах. Более высокими прибавками выделилось внесение азота через год, особенно при дозе N300. Закономерности проявления последействия удобрений показаны в табл. 1 на примере данных за 2 первых ротации. Приведена урожайность культур в кормовых единицах (к.е.) на фонах изученных приемов в сравнении с ежегодным равномерным применением азота.

Результаты учета урожайности культур в условиях опыта свидетельствовали о близкой эффективности азотно-фосфорного удобрения при разных приемах распределения азота в севообороте. В части лет последействие оказывало даже более сильное влияние в сравнении с ежегодным равномерным применением азота. Отставание в некоторые годы во влиянии ежегодно вносимого перед посевом удобрения на глубину 5 см было связано с засушливостью периода вегетации, особенно в ее начале, что ограничивало его действие. Так было в сухие 1973 и 1974–1976 гг., когда при засушливом мае за 2 декады июня выпадало всего 17–31 мм осадков. В то время как ранее примененный азот за счет предыдущих осадков содействовал обогащению нитратами верхних слоев почвы. Подсчет среднего сбора кормовых единиц в каждом поле севооборота за 5 ротаций севооборота также показал близкий эффект исследованных приемов удобрения культур (табл. 2).

Заметнее сбор кормовых единиц возрастал при способе распределения севооборотной дозы N300 через год, что было очевидным (рис. 1), когда проанализировали сумму прибавок за 21 год в зависимости от 3-х необычных приемов распределения 2-х доз азота на фоне фосфора.

Рис. 1.

Сумма прибавок за 21 год от действия азотно-фосфорного удобрения при разном распределении азота между культурами севооборота, ц к.е./га.

В последующие 27 лет на этих делянках удобрения не вносили и учитывали последействие фосфора и азота в посевах бессменной пшеницы после стерни. В этот период прием внесения азота через год выделился еще более значимо с преимуществом в сумме прибавок перед применением всей севооборотной дозы под 1-ю культуру – кукурузу (51 ц к.е./га при дозе N200 и 53 ц к.е./га – при дозе N300) (рис. 2).

Рис. 2.

Сумма прибавок урожайности зерна бессменной пшеницы за 27 лет (1992–2018 гг.) от последействия азота и фосфора при разном распределении азота между культурами севооборота (1971–1991 гг.), ц к.е./га.

В течение первых 5-ти лет (1992–1996 гг.) прибавки урожайности пшеницы от последействия достигали 5–9 цк.е./га. С 1997 г. прибавки еще отмечали, но по величине они уже уступали действию ежегодно вносимого азотно-фосфорного удобрения. В сухом 1998 г. на изученных фонах урожайность зерна была на уровне контроля, а в 1999 г. прибавка урожайности была, но в 3 раза меньше, чем от ежегодно примененного удобрения.

Также наличие прибавки урожайности бессменной пшеницы зависело от условий увлажнения периода вегетации. Например, в 2000 г. эффект от действия продолженного равномерного внесения удобрения и от последействия был очень близким. Несмотря на хорошее увлажнение периода вегетации 2001 г., последействие удобрения давало прибавки меньше наименьшей существенной разницы, тогда как действие удобрений повышало урожайность пшеницы на 12–19 ц зерна/га. Как в действии, так и в последействии выигрывал вариант с внесением азота через год, особенно при дозе N300. Суммарная прибавка от действия и последействия в этом варианте за 48 лет составила 291 ц к.е./га при N200 и 342 ц к.е./га на фоне N300. Учитывая суммы д.в. удобрений за 21 год N1050Р840 (1890 кг/га) и N1575Р840 (2415 кг/га) окупаемость одного килограмма д.в. удобрений с учетом их последействия была на высоком уровне – 15.4 и 14.2 кг/кг.

С 2019 г. из 6-ти вариантов учета последействия азота и фосфора было оставлено два – с внесением N200–300 через год (на фоне других приемов разместили новые варианты). Разнообразие прибавок от последействия удобрения, примененного через год, показано в табл. 3–5. При дозе N200 последействие удобрения длилось 5 лет, на фоне N300 – 9 лет (в отсутствии прибавок в засушливом 1998 г.) (табл. 3).

В 2011–2022 гг. последействие заметно ослабело. Прибавки урожая бессменной пшеницы в этих вариантах зависели от условий увлажнения вегетационного периода. Значительно больше они оказались в благоприятных 2011, 2014 и 2022 гг. Не всегда высокие, но существенные прибавки чаще относились к более высокой дозе азота. В это время от действия ежегодного удобрения прирост урожайности пшеницы был намного больше (табл. 4, 5).

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Действие азотно-фосфорного удобрения при испытании разного распределения азота между культурами 4-польного зернопропашного севооборота оказалось близким. При внесении всей севооборотной дозы азота в первое поле удобрение оказывало последействие на урожайность 3-х следующих культур. Аналогично при разделении дозы азота на 1-й и 3-й посевы отмечено повышение урожайности культур во 2-м и 4-м полях. Проявилось преимущество применения азота в севообороте через год. В последующие 27 лет на этих фонах зафиксировано последействие удобрения с проявлением преимущества приема внесения азота через год. От суммарных доз удобрения N1050–1575Р840 при 1-й дозе азота последействие было существенным 5 лет, при 2-й дозе – 9 лет (с перерывом в засушливый год). В течение первых 5 лет (1992–1996 гг.) прибавки урожайности бессменной пшеницы от последействия достигали 5–9 ц к.е./га. Далее их уровень постепенно снижался.

Но и позднее, в годы с достаточным увлажнением отмечали прибавки урожайности пшеницы от последействия азотно-фосфорного удобрения. Эффект зависел от условий увлажнения посевов в период вегетации. Длительность последействия была наибольшей в варианте применения более высокой из испытанных доз азота на фоне фосфора и делении дозы на 2 года. Наблюдаемое в опыте последействие азотно-фосфорного удобрения свидетельствовало о необходимости фиксировать в книге истории полей фактически применяемую систему удобрения.