Эффективность органических и минеральных удобрений в севообороте на серых лесных почвах владимирского ополья

На правах рукописи

ФЕНОВА ОКСАНА АНАТОЛЬЕВНА ЭФФЕКТИВНОСТЬ ОРГАНИЧЕСКИХ И МИНЕРАЛЬНЫХ УДОБРЕНИЙ В СЕВООБОРОТЕ НА СЕРЫХ ЛЕСНЫХ ПОЧВАХ ВЛАДИМИРСКОГО ОПОЛЬЯ Специальность 06.01.04 – агрохимия

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук

Москва - 2011

Работа выполнена в ГНУ «Владимирский научно-исследовательский институт сельского хозяйства Россельхозакадемии»

Научный консультант: доктор сельскохозяйственных наук Окорков Владимир Васильевич

Официальные оппоненты: доктор биологических наук, профессор Кидин Виктор Васильевич доктор сельскохозяйственных наук, профессор Мёрзлая Генриэта Егоровна

Ведущая организация: ФГОУ ВПО «Ивановская ГСХА имени академика Д.К. Беляева»

Защита диссертации состоится « 7 » февраля 2011 года в 14.30 часов на заседании диссертационного совета Д 220.043.02 при Российском государст венном аграрном университете – МСХА имени К.А. Тимирязева.

Адрес: 127550, г. Москва, Тимирязевская ул., 49. Ученый совет РГАУ МСХА имени К.А. Тимирязева.

С диссертацией можно ознакомиться в ЦНБ РГАУ-МСХА имени К.А. Тимирязева.

Автореферат диссертации разослан « 27» декабря 2010 года и размещен на сайте университета www.timacad.ru

Ученый секретарь диссертационного совета Т.В. Шнее

Общая характеристика работы

Актуальность исследования. Стратегия земледелия в XXI веке будет состоять из двух основных направлений – интенсификации и экологизации.

Основная цель земледелия – удовлетворение потребностей человека в продук тах питания, достижение высокой окупаемости агротехнических приемов и ста билизация земледелия, обеспечение продовольственной безопасности страны.

Среди факторов, повышающих урожайность сельскохозяйственных куль тур и продуктивность севооборотов в условиях Нечерноземной зоны России, на долю известковых, минеральных и органических удобрений приходится 65- %, на долю средств защиты растений, обработок почвы и сортов – 25-35 %. По этому радикально повысить продуктивность земледелия можно только путем его интенсификации. В зависимости от почвенно-климатических условий при бавки только от применения органических и минеральных удобрений могут достигать 50-70 %. В связи с тем, что основным звеном систем земледелия яв ляются севообороты, то разработка доз и соотношения элементов питания под сельскохозяйственные культуры, их влияния на плодородие почвы, высоту урожая и качество продукции является актуальной задачей. Эти вопросы в не достаточной мере разработаны и для серых лесных почв Владимирского опо лья, характеризующихся рядом особенностей, влияющих на окупаемость при меняемых удобрений и мелиорантов.

Цели и задачи работы. Разработать научные принципы экологически безопасного и экономически эффективного применения извести, органических и минеральных удобрений в севообороте на серых лесных почвах Владимир ского ополья. В соответствии с поставленной целью для серых лесных почв Ополья решались следующие задачи:

1. Изучить последействие извести и закономерности действия и взаимо действия органических и минеральных удобрений на урожайность культур 8-польного севооборота и его продуктивность;

2. В зависимости от систем удобрения определить размеры и эффектив ность использования влаги культурами 8-польного севооборота;

3. Выявить особенности питания полевых культур азотом;

4. Изучить влияние органических и минеральных удобрений на состоя ние фосфорно-калийного режима серой лесной почвы;

5. Установить влияние удобрений на изменение химических и физико химических свойств серых лесных почв Владимирского ополья;

6. Исследовать влияние удобрений на качество продукции культур 8 польного севооборота;

7. Оценить круговорот биогенных элементов в севообороте;

8. Разработать экологически безопасные, экономически эффективные системы удобрения в 8-польном севообороте.

Научная новизна работы. В условиях Владимирской области в 8 польном севообороте стационарного опыта установлена определяющая роль азотных удобрений на урожайность и качество зерновых, пропашных культур и однолетних трав, вынос ими основных элементов питания, продуктивность культур. Выявлены математические зависимости урожайности возделываемых культур и продуктивности севооборота от уровня применения удобрений. Экс периментально подтверждена возможность использования влаги культурами севооборота из подпахотных горизонтов серых лесных почв до метровой глу бины и ниже. Установлено, что общие размеры ее использования из подпахот ных горизонтов (до 72 мм) слабо зависели от систем удобрения, известкования.

Заметно сильнее они варьировали по годам (от 0 до 70 мм) и культурам (от 15 20 до 60 мм). Наиболее эффективно использовалась влага при внесении полно го минерального удобрения и сочетании его с навозом (4,7-8,7 против 6-13 мм/ц з.е. в вариантах без удобрений).

Впервые для Владимирской области установлено определяющее влияние запасов нитратного азота в слое почвы 0-40 см, накопившихся в ранние фазы развития культур, на величину урожая. Показано, что коэффициент использо вания запасов нитратного азота (49-65 %) до середины вегетации в несколько раз выше, чем запасов аммонийного азота (8-16 %).

Показано положительные действие длительного применения удобрений на агрохимические свойства почвы. Во второй ротации по сравнению с первой при продолжающемся применении систем удобрения установлено дальнейшее повышение содержания подвижного фосфора (на 6-54 мг Р2О5 на 1 кг почвы), обменного и водорастворимого калия (на 1-45 мг К2О на 1 кг почвы), стабили зация содержания гумуса.

На основе исследований круговорота биогенных элементов впервые раз работаны системы применения удобрений в севообороте, обеспечивающие вы сокую их окупаемость и сохранение плодородия серых лесных почв.

Практическая ценность работы. Тема работы являлась составной ча стью исследований программы «Плодородие». Результаты их были использо ваны при разработке рекомендаций по применению средств химизации в сево оборотах на серых лесных почвах Владимирского ополья (Владимир, 2005, 2010). Полученные экспериментальные данные являются теоретической осно вой для эффективного применения удобрений в адаптивно-ландшафтных тех нологиях возделывания основных сельскохозяйственных культур в севооборо тах во Владимирском ополье.

Публикации. По результатам диссертационной работы опубликовано работ, в том числе четыре в журналах перечня ВАК РФ. Основные положения диссертации изложены в 19 работах.

Апробация работы. Результаты проведенных исследований ежегодно докладывались на заседании Ученого совета Владимирского НИИСХ Россель хозакадемии и включены в научные отчеты отдела агрохимии и экологии. Ос новные положения диссертационной работы обсуждались и получили положи тельную оценку на научно-практических конференциях в Ивановской ГСХА имени академика Д.К.Беляева (Иваново, 2002, 2005, 2007, 2009), ГНУ Влади мирский НИИСХ Россельхозакадемии (Суздаль, 2008), на международных на учно-практических конференциях во Владимирском государственном универ ситете (Владимир, 2002, 2005), ВНИИЗиЗП от эрозии (Курск, 2005).

Структура и объем диссертации. Диссертация изложена на страницах компьютерного текста, содержит 74 таблицы и 4 рисунка. Состоит из введения, 9 глав, выводов и предложений производству. Библиографический список включает 163 наименования, в том числе 4 зарубежных авторов.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Объекты и методы исследований Эффективность известкования и систем удобрения в севообороте изучали в ГНУ Владимирский НИИСХ Россельхозакадемии на серой лесной почве Ополья в длительном стационарном опыте, заложенном в 1991-1993 гг. канди датом с.-х. наук А.А. Григорьевым. Агрохимическая характеристика почвы:

рНКС1 5,1-5,5;

НГ 3,8 мг-экв/100 г, сумма поглощенных оснований 22,0-22,6 мг экв/100 г почвы;

содержание гумуса (по Тюрину) 2,8-3,5 %;

содержание под вижного фосфора (по Кирсанову) 133-206, обменного калия (по Масловой) 155-184 мг/кг почвы. Обменная кислотность не превышала 0,10-0,15 мг-экв/ г почвы, обменный алюминий отсутствовал по всему почвенному профилю.

Схема опыта:

1. Контроль (без удобрений и извести) 9. Фон + навоз 1-я доза + Р1К 2. Известь по полной гидролитической 10. Фон + навоз 1-я доза + N1P1K кислотности (фон) 11. Фон + навоз 1-я доза + N2P2K 3. Фон + Р1К1 12. Фон + навоз 2-я доза + Р1К 4. Фон + N1P1K1 13. Фон + навоз 2-я доза + N1P1K 5. Фон + N2P2K2 14. Фон + навоз 2-я доза + N2P2K 6. Фон + навоз 1-я доза 15. Фон + навоз 3-я доза + Р1К 7. Фон + навоз 2-я доза 16. Фон + навоз 3-я доза + N1P1K 8. Фон + навоз 3-я доза 17. Фон + навоз 3-я доза + N2P2K Опыт двухфакторный с 4-я градациями каждого фактора. На фоне извес ти изучалась эффективность как видов и доз минеральных удобрений (фактор В), так и доз подстилочного навоза (фактор А), их взаимодействие. В его схему введен вариант абсолютного контроля.

В 1-й ротации 8-польного севооборота (исполнители А.А. Григорьев, В.В.

Окорков) чередование культур было следующим: занятой пар (викоовсяная смесь) – озимая рожь – картофель – овес с подсевом трав (клевер + тимофеевка) – травы 1-го года пользования – травы 2-го года пользования – озимая рожь – яровой ячмень. Во 2-й ротации (исполнители В.В. Окорков, О.А. Фенова) ози мую рожь, высеваемую после трав, заменили яровой пшеницей.

Органические удобрения (дозы подстилочного навоза: 0, 1-я – 40, 2-я – и 3-я – 80 т/га) вносились под озимую рожь после уборки викоовсяной смеси. В 1-й ротации севооборота применяли навоз с содержанием азота 0,45, Р2О5 - 0, и К2О – 0,60 %, во 2-й – соответственно 0,42, 0,24 и 0,56 %. Дозы минеральных удобрений, вносимых во 2-й ротации, приведены в табл. 1.

В опыте применяли аммиачную селитру, двойной суперфосфат и хлори стый калий. Фосфорно-калийные удобрения вносили осенью под основную об работку почвы, азотные – весной под предпосевную культивацию под однолет ние травы и яровые зерновые, в подкормку озимых и многолетних трав, весно вспашку под картофель.

Таблица Дозы минеральных удобрений, вносимых под возделываемые куль туры во 2-й ротации севооборота Культура Дозы минеральных удобрений, кг/га д.в.

1-я 2-я 3-я Занятой пар 0 N60 N Озимая рожь Р40К40 N40P40K40 N80P80K Картофель Р60К80 N60P60K80 N120P120K Овес с подсевом трав Р80К80 N40P80K80 N80P160K Травы 1-го года пользования - N40 N Травы 2-го года пользования Р40К40 N40P40K40 N80P80K Яровая пшеница Р60К60 N60P60K60 N120P120K Ячмень Р40К40 N40P40K40 N80P80K Сумма удобрений Р320К340 N380P320K340 N675P640K Опыт ведется в 3-х закладках. Повторность его 3-кратная, общая площадь делянки 100 м2 (5 м 20 м). Способ размещения их рендомизированный. Пло щадь учетной делянки при уборке зерновых 44 м2, картофеля 28 м2. Урожай од нолетних и многолетних трав учитывали парцеллярным способом.

Во 2-й ротации изучалось последействие извести, внесенной в 1991- гг. в занятом пару.

В ходе исследований проводились следующие учеты и наблюдения:

- температура воздуха и количество выпавших осадков приведены по данным метеослужбы ГНУ Владимирский НИИСХ;

- влажность почвы определяли термостатно-весовым методом;

отбор смешан ных образцов выполнялся буром по слоям почвы 0-20 и 20-40 см для всех вариантов опыта и послойно через каждые 10 см до глубины 100 см для 4-х вариантов опыта. Смешанный образец состоял из 5 проб, взятых равномерно по длине делянки;

- содержание подвижных форм фосфора (по Кирсанову) и обменного калия (по Масловой) оценивали в 2 срока: в период всходов культур весеннего се ва или посадки и возобновления вегетации для озимых и многолетних трав, после уборки культуры;

- содержание подвижных форм азота определяли в динамике всходы – коло шение - уборка: аммонийного - методом индофеноловой зелени, нитратного – потенциометрическим методом;

- в начале и конце ротации по общепринятым методикам определяли сумму поглощенных оснований, содержание обменных кальция и магния, гидроли тическую и обменную кислотность, рНКС1, гумус;

- фенологические наблюдения за прохождением основных фаз роста и разви тия культур вели по Методике Государственного сортоиспытания сельско хозяйственных культур (1971);

- лабораторный анализ сноповых образцов проводили по следующим показа телям: число растений, число продуктивных стеблей, общая масса снопа с м2, масса зерна с 1 м2;

- учет урожая зерновых выполняли методом обмолота зерна с каждой делянки Сампо-500 или парцеллярным способом (3 парцеллы по 1 м2 с каждой де лянки), однолетних и многолетних трав - парцеллярным методом (3 парцел лы по 1 м2 с каждой делянки), картофеля – выкапыванием 2-х рядков карто феля с делянки вручную (площадь 28 м2);

- качество продукции (сырой протеин (белок), Р2О5, К2О, крахмал) определя ли на ИК-анализаторе модели 4250 с использованием адаптированных про грамм;

- содержание нитратов в продукции находили потенциометрическим методом;

- аналитические и урожайные данные обрабатывались статистически с помо щью компьютерных программ (ВИУА – 1991 год).

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ Эффективность удобрений во второй ротации 8-польного севооборота В 1999-2008 гг. продолжалось изучение последействия известкования, проведенного в 1-й ротации в занятом пару в 1991-1993 гг., действия и после действия органических удобрений, внесенных в занятом пару в 1999-2001 гг.

под озимую рожь, их сочетаний с разными видами и дозами минеральных удобрений, а также действия одних последних на урожайность возделываемых культур и продуктивность севооборота.

На фоне известкования по сравнению с абсолютным контролем наблюда ли тенденцию снижения продуктивности культур севооборота (с 32,9 до 30, ц/га з.е.), что обусловлено ухудшением калийного питания их в известкованном варианте (табл. 2). При применении фосфорно-калийных удобрений она воз росла с 30,9 до 33,8 ц/га з.е., одинарной дозы NPK – до 39,6, двойной дозы его – до 41,6, сочетании полного минерального удобрения с навозом – до 41-43 ц/га з.е. Наибольшая окупаемость получена от внесения одинарной дозы полного минерального удобрения 6,7 кг з.е. на 1 кг д.в. удобрений, наименьшая – от фосфорно-калийных удобрений и сочетания их с навозом.

Урожайность однолетних трав, озимой ржи, овса зависела от применения азотных удобрений и навоза (табл. 3). На урожайность картофеля и яровой пшеницы положительно влияло дополнительное внесение фосфорно-калийных удобрений. За 3 года не выявлено положительного влияния удобрений на уро жайность трав 1-го года пользования. Слабо влияли удобрения и на урожай ность трав 2-го года пользования. Лишь в вариантах применения одинарной до зы полного минерального удобрения, ее сочетания с последействием 60 и т/га навоза наблюдали достоверные прибавки сена трав по сравнению с фоном известкования, т.е. высокого увеличения урожайности трав 2-го года пользова ния от применения азотных удобрений не наблюдали. Определяющее влияние на продуктивность севооборота оказали азотное и органическое удобрения.

Таблица Продуктивность 8-польного севооборота во 2-й ротации, ц/га з.е.

Суммарная прибавка, Окупаемость 1 кг д.в.

Озимая рожь, 2000 – прибавкой, кг з.е./кг Средняя продуктив Викоовсяная смесь, Яровая пшеница, Сумма урожаев 1999 – 2001 гг.

2001 – 2003 гг.

2002 – 2004 гг.

2003 – 2005 гг.

2004 – 2006 гг.

2005 – 2007 гг.

2006 – 2008 гг.

Травы 1 г.п., Травы 2 г.п., Картофель, Ячмень, 2002 гг.

ность Овес, д.в.

Вариант 1. Контроль 21,1 28,8 32,6 33,8 45,1 30,4 33,5 37,6 262,9 15,7 32,9 2. Известь (Ф) 19,0 27,4 29,0 34,3 42,1 27,2 33,2 35,0 247,2 - 30,9 3. Ф + Р320К340 22,6 31,3 33,2 36,2 44,9 29,5 36,5 36,5 270,7 23,5 33,8 3, 4. Ф + N380Р320К340 25,5 41,5 43,7 41,8 44,3 32,0 42,2 46,2 317,2 70,0 39,6 6, 5. Ф + N675Р640К680 27,2 46,0 49,2 42,3 43,9 29,9 45,1 49,6 333,2 86,0 41,6 4, 6. Ф + навоз 40 т (Н40) 22,2 33,1 37,4 37,8 44,7 30,0 34,7 39,3 279,2 32,0 34,9 6, 7. Ф + Н60 22,8 35,4 38,6 39,3 46,2 30,2 35,5 38,5 286,5 39,3 35,8 5, 8. Ф + Н80 21,8 36,2 40,3 38,4 43,3 31,2 36,3 38,9 286,4 39,2 35,8 4, 9. Ф + Н40 + Р320К340 23,1 33,9 40,7 38,6 44,3 28,6 39,4 39,5 288,1 40,9 36,0 3, 10. Ф + Н40 + N380Р320К340 26,6 43,2 48,1 42,8 43,3 31,2 42,9 47,8 325,9 78,7 40,7 5, 11. Ф + Н40 + N675Р640К680 28,1 48,4 52,5 42,6 40,8 28,0 44,6 52,6 337,6 90,4 42,2 3, 12. Ф + Н60 + Р320К340 21,6 34,6 39,6 40,1 46,1 29,8 38,7 40,6 291,1 43,9 36,4 3, 13. Ф + Н60 + N380Р320К340 25,3 47,0 48,6 44,9 45,1 32,2 43,8 49,1 336,0 88,8 42,0 5, 14. Ф + Н60 + N675Р640К680 21,7 49,2 54,9 43,0 42,8 29,0 46,5 49,2 336,3 89,1 42,0 3, 15. Ф + Н80 + Р320К340 22,5 37,1 44,0 40,4 46,3 30,4 39,5 41,9 302,1 54,9 37,8 3, 16. Ф + Н80 + N380Р320К340 27,3 45,2 50,3 41,1 46,1 32,1 43,9 49,4 335,4 88,2 41,9 4, 17. Ф + Н80 + N675Р640К680 28,8 47,9 56,1 43,4 43,4 30,4 46,4 49,7 346,1 98,9 43,3 3, НСР05, ц/га з.е. 2,8 4,5 6,0 5,1 5,8 4,2 2,6 3,6 - - - Примечание: в 40 т навоза содержалось N168Р96К224, в 60 т – N252Р144К336, в 80 т – N336Р192К Исследования показали отсутствие достоверной взаимосвязи между уро жайностью зерновых культур и суммой осадков за вегетационный период. В то же время, было выявлено решающее влияние на продуктивность возделывае мых культур осадков, выпадающих в первую очередь за июль. Так, варьирова ние урожаев озимых и яровых зерновых культур на фоне известкования на 53 56 % было связано с осадками, выпадающими за июль, и на 73 % - с июньскими и июльскими осадками.

Таблица Математические зависимости по влиянию удобрений на урожай сельско хозяйственных культур 8-польного севооборота во 2-й ротации, ц/га з.е.

(среднее по 3-м полям) Культура сево- Уравнение взаимосвязи, n = 16 R оборота, годы на блюдений Викоовсяная 21,2 + 0,128 х1 + 0,075 х2 0, смесь*, 1999-2001 20,8 + 0,127 х1 + 0,062 х2 + 0,021 х3 0, Озимая рожь, 31,2 + 0,0675 х1 + 0,186 х2 0, 27,8 + 1,00 х10,5 + 0,170 х2 + 0,670 х30,5 – 0,077(х1х3)0, 2000-2002 0, Картофель, 2001- 32,4 + 0,109 х1 + 0,106 х2 + 0,035 х3 0, 30,8 + 0,946 х10,5 + 1,12 х20,5 + 0,407 х30, 2003 0, Овес с подсевом 37,1 + 0,033 х1 + 0,0635 х2 0, 36,5 + 0,300 х10,5 + 0,573 х20, трав, 2002-2004 0, 34,6 +0,49 х10,5 +1,42 х20,5 + 0,22 х30,5 – 0,05(х1х2)0,5 – 0,08 (х2х3)0,5 0, Травы 1-го года 44,2 пользования, 2003- Травы 2-го года 28,9 + 0,0002 х12 – 0,149 х2 + 1,30 х20,5 0, пользования, 2004- Яровая пшеница, 34,6 + 0,029 х1 + 0,046 х2 + 0,044 х3 0, 33,6 + 0,029 х1 + 0,126 х2 + 0,060 х3 – 0,0008 х 2005-2007 0, Яровой ячмень, 37,7 + 0,038 х1 + 0,152 х2 0, 36,8 + 0,353 х10,5 + 0,451 х2 – 0,0344 х2х30, 2006-2008 0, 2-я ротация, 1999- 33,6 + 0,324 х1 + 0,0895 х2 0, 32,5 + 0,984 х10,5 + 0,663 х20,5 + 0,231 х30, 2008 0, 32,0 + 0,51 х1 + 0,684 х20,5 + 0,047 х3 – 0,0046 х1х3 0, 1-я ротация, 1991- 31,0 + 0,313 х1 + 0,114 х2 0, 29,1 + 1,49 х10,5 + 0,91 х20,5 + 0,29 х30,5 – 0,095 (х1х3)0, 2000 0, Примечание. х1 – доза внесения под культуру или последействия навоза, т/га;

х2 – доза внесения под культуру азотных удобрений, кг/га азота;

х3 – доза внесения под культуру фосфорно-калийных удобрений в расчете на Р2О5, кг/га.

* - последействие средних ежегодных доз навоза и фосфорно-калийных удобре ний, внесенных в 1-й ротации.

Эффективность навоза по полям зависела от суммарного количества осадков за вегетационный период или за июнь и июль в течение 2-х лет после его внесения. В избыточно влажные годы происходило вымывание нитратного азота в более глубокие слои почвы, что заметно снижало эффективность при менения навоза и минеральных удобрений. Засушливые условия в эти годы способствовали более глубокой минерализации навоза аэробной биотой и по вышению его эффективности.

Потребление и динамика содержания аммонийного и нитратного азота на серых лесных почвах Владимирского ополья Поскольку определяющее влияние на продуктивность возделываемых культур оказывает применение азотных удобрений, то изучение динамики под вижных форм азота в процессе вегетации имеет особое значение для их эффек тивного применения.

В период всходов или возобновления вегетации культур, т.е. через 2-3 не дели после внесения азотного удобрения, в удобренных одинарной дозой азота вариантах против вариантов без их внесения запасы нитратного азота в слое почвы 0-40 см возрастают в 2 раза (табл. 4). Это повышение приближается к средней ежегодной дозе применения аммиачной селитры. Дальнейший рост до зы азота в 2 раза ведет к пропорциональному увеличению и запасов N-NO3.

Аналогичная зависимость наблюдается и при совместном использовании наво за с полным минеральным удобрением. При внесении одних органических Таблица Влияние систем удобрения на средние запасы N-NO3 в слое почвы 0 40 см под культурами 8-польного севооборота в различные периоды их вегетации Всходы или Колошение и После Снижение запасов N Вариант опыта возобновление бутонизация уборки NO3 во 2-й срок по вегетации (1-й (2-й срок) (3 срок) сравнению с 1-м срок) кг/га % 1.Контроль 44 19 30 25 2.Фон известкования 45 23 31 22 3.Фон + РК 44 21 31 23 4.Фон + NPK 96 34 48 62 5.Фон + 2 NPK 148 65 66 83 6.Фон + навоз 40 т/га (Н40) 44 17 31 27 7.Фон + навоз 60 т/га 48 20 34 28 8. Фон + навоз 80 т/га 49 21 36 27 9.Фон + Н40 + РК 45 20 33 25 10.Фон + Н40 + NPK 100 36 53 64 11. Фон + Н40 + 2NPK 147 68 69 79 12. Фон + Н60 + РК 47 21 33 26 13. Фон + Н60 + NPK 101 38 50 63 14. Фон + Н60 + 2NPK 143 65 63 78 15. Фон + Н80 + РК 56 22 35 34 16. Фон + Н80 + NPK 106 39 51 67 17. Фон + Н80 + 2NPK 150 72 73 78 удобрений с ростом дозы их отмечается лишь тенденция повышения этих запа сов, что объясняется перемещением накопленных с осени нитратов в более глубокие слои почвы весной при снеготаянии.

Во 2-й срок наблюдений (колошение – цветение или бутонизация) запасы нитратного азота заметно снижаются во всех вариантах из-за их интенсивного поглощения, несмотря на пополнение за счет нитрификации. Это уменьшение запасов N-NO3 варьирует от 22-25 кг/га в вариантах без азотного удобрения до 62-83 кг/га с последним, а в процентах от исходных весенних – от 49 до 65 (в среднем 57 %). Коэффициент использования исходных запасов нитратного азота на серых лесных почвах Ополья должен быть в пределах размеров их снижения за указанный период.

После уборки из-за пополнения азота вследствие процессов аммонифи кации и нитрификации запасы нитратного азота снова возрастают: на не удоб ренных азотом делянках на 50 %, на удобренных одинарной дозой его - на %, и практически не меняются при удобрении двойной дозой.

За те же годы (1992-2004) в изменении запасов аммонийного азота в слое почвы 0-40 см в течение вегетационного периода отмечены следующие особен ности (табл. 5). Уменьшение этих запасов во 2-й срок по сравнению с 1-м варь ировало от 14 до 30 кг/га, или от 8 до 16 %. Причем, в вариантах с применением азотного удобрения и навоза (60-80 т/га) оно было более высоким (15-30 кг/га), Таблица Влияние систем удобрения на средние запасы N-NН4 в слое почвы 0-40 см под культурами 8-польного севооборота в различные периоды их вегетации или Колошение и После Снижение запасов N Всходы Вариант возобновление бутонизация уборка NН4 во 2-й срок по вегетации (1-й (2-й срок) (3 срок) сравнению с 1-м срок) кг/га % 1.Контроль 178 164 172 14 7, 2.Фон известкования 171 157 176 14 8, 3.Фон + РК 183 169 169 14 7, 4.Фон + NPK 183 158 163 25 13, 5.Фон + 2 NPK 195 169 170 26 13, 6.Фон + навоз 40 т/га (Н40) 187 172 162 15 8, 7.Фон + навоз 60 т/га 193 167 164 26 13, 8. Фон + навоз 80 т/га 194 170 160 24 12, 9.Фон + Н40 + РК 183 166 160 17 9, 10.Фон + Н40 + NPK 185 155 179 30 16, 11. Фон + Н40 + 2NPK 188 162 173 26 13, 12. Фон + Н60 + РК 188 171 166 17 9, 13. Фон + Н60 + NPK 185 162 174 23 12, 14. Фон + Н60 + 2NPK 192 171 180 21 10, 15. Фон + Н80 + РК 185 166 156 19 10, 16. Фон + Н80 + NPK 186 160 169 26 14, 17. Фон + Н80 + 2NPK 197 174 183 23 11, чем без них (14 кг/га). В вариантах без внесения NH4NO3 это снижение, оче видно, в основном происходит из-за поглощения растениями почвенной влаги, в которой были ионы аммония, находящиеся в динамическом равновесии с по глощенными ионами аммония. Коэффициент использования запасов аммоний ного азота в слое почвы 0-40 см до середины вегетации в вариантах без внесе ния азотного удобрения составляет около 8 %, а в вариантах с его внесением он достигает 16 %.

На интенсивность процессов нитрификации и размеры перехода N-NH4 из поглощенного состояния в жидкую фазу большое влияние оказывают и погод ные условия вегетационного периода, особенно выпадающие осадки.

Накопление нитратного азота в почве обусловлено прежде всего интен сивностью протекания процессов нитрификации. В умеренно засушливых и за сушливых условиях их скорость лимитируется недостатком влаги, а в избыточ но влажные годы – дефицитом кислорода в переувлажненной почве.

Особенности трансформации фосфорно-калийных удобрений при длительном внесении на серой лесной почве Владимирского ополья во 2-й ротации севооборота Исследования показали что при длительном применении удобрений замет но возрастает содержание и доступность растениям элементов питания (Р и К).

Данные по содержанию подвижного фосфора и обменного калия в конце 1-й и 2-й ротаций севооборота для части вариантов опыта представлены на рис. 1.

Математический анализ взаимосвязи изменения содержания подвижного фосфора и обменного калия за 2-ю ротацию по сравнению с 1-й с его балансом для всех вариантов опыта показал наличие тесной взаимосвязи между этими показателями на всех полях (табл. 6). При этом норматив затрат остаточных ко личеств фосфорных удобрений во 2-й ротации по сравнению с 1-й возрастает с 72 до 171 кг/га Р2О5, а калия – с 137 до 192 кг/га К2О. Он зависит от погодных условий конца ротации севооборота, сильно снижаясь во влажные годы.

300 250 Р 2 О 5,м г /к г К 2О,м г /к г 100 1-я ротация 1-я ротация 2-я ротация 2-я ротация 1 1-я ротация 1 1-я ротация 2 3 4 5 Варианты Варианты Примечание: 1- Известь (Ф);

2 – Ф + NPK;

3 - Ф + 2 NPK;

4 - Ф + Н60, 5 - Ф + Н60 + NPK;

6 - Ф + Н60 + 2NPK.

Рис. 1. Содержание подвижного фосфора по Кирсанову и обменного калия по Масловой в зависимости от систем удобрений в конце 1-й и 2-й ротаций 8 польного севооборота (среднее по 3-м полям).

Таблица Результаты математического анализа взаимосвязи изменения под вижных форм Р2О5 и К2О (у, мг/кг почвы) за 2-ю ротацию 8-польного се вооборота по сравнению с 1-й с их балансом (х, кг/га) № поля, Уравнения R Норматив затрат удоб Доверительный годы опреде- взаимосвязи рения за ротацию, интервал, мг/кг (для Р2О5 и почвы кг/га на 10 мг на 1 кг ления почвы К2О n = 17) Р2О 1, 1998-2006 14 + 0,057 х 30 0,68 2, 1999-2007 7 + 0,022 х 17 0,54 3, 2000-2008 21 + 0,096 х 12 0,96 1-3,1998-2008 14 + 0,059 х 12 0,92 К2О 1, 1998-2006 1 + 0,037 х 20 0,73 2, 1999-2007 3 + 0,043 х 16 0,84 3, 2000-2008 35 + 0,076 х 35 0,78 1-3, 1998-2008 13 + 0,052 х 17 0,86 Влияние систем удобрения и погодных условий на влагопотребление Среди пахотных почв Владимирской области преобладают дерново подзолистые (65 % пашни), 33 % занимают серые лесные, 2 % - пойменные.

Тяжелые суглинки составляют 5,1 %, средние – 30,2, легкие суглинки, супеси и пески – 64,7 %.

Рост продуктивности серых лесных почв Владимирского ополья по срав нению с дерново-подзолистыми почвами связан как с высокими содержанием гумуса и поглотительной способностью, обеспеченностью соответственно под вижным фосфором и обменным калием пахотных горизонтов, так и с благопри ятными химическими и физико-химическими свойствами подпахотных гори зонтов. С глубиной часто возрастают степень насыщенности поглощающего комплекса обменными основаниями и величина рНКС1 солевой вытяжки, уменьшается гидролитическая кислотность. На достаточно высоком уровне со храняется содержание подвижных форм фосфора и калия. Все это позволяет корневой системе полевых культур проникать в глубокие подпахотные слои и использовать из них влагу и элементы питания. В засушливые годы это обеспе чивает сохранение урожайности возделываемых культур на более высоком уровне (табл. 7), повышает окупаемость удобрений.

В годы с обильными осадками (2003, 2004, 2008) потребление влаги из глубоких слоев почвы травами, овсом, ячменем может снижаться в несколько раз по сравнению с засушливыми и умеренно влажными годами (2002, 2005 2007).

Как показывают исследования, преимущества рациональных систем удобрения заключаются и в более экономном расходовании влаги на создание единицы основной продукции. При близком общем расходе влаги той или иной культу рой повышение уровня интенсификации по сравнению с контролем или фоном известкования позволяет снизить коэффициент водопотребления на 20-50 % и более.

Таблица Использование влаги из слоя почвы 40-100 см культурами 8-польного се вооборота во 2-й ротации в зависимости от систем удобрения, мм Культура, годы Системы удобрения Закладка (поле) Среднее по Среднее исследований системе по куль 1 2 удобрения туре 1.Викоовсяная Известь – фон (Ф) 60 Не 52 смесь;

1999, Фон опр.

57 42 50 2001 гг. То же + N60 69 50 То же + N75 72 60 2. Озимая рожь, Фон Не опр. 46 41 2001-2002 гг. Ф + навоз 60 т 55 55 55 То же + N40P40K40 49 46 То же + N80P80K80 49 51 3. Картофель, Фон 39 18 22 2001-2003 гг. Ф + навоз 60 т 44 12 22 26 То же + N60P60K80 49 12 0 То же + N120P120K160 39 12 0 4. Овес, 2002- Фон 51 9 11 2004 гг. Ф + навоз 60 т 45 24 23 31 То же + N40P80K80 43 18 24 То же + N80P160K160 47 28 15 5. Травы 1-го Фон 0 0 51 года пользова- Ф + навоз 60 т 10 0 55 22 ния, 2003-2005 То же + N40 1 0 32 гг. То же + N40 8 0 26 6. Травы 2-го Фон 0 54 53 года пользова- Ф + навоз 60 т 0 40 56 32 ния, 2004-2006 То же + N40P40K40 0 42 42 гг. То же + N80P80K80 0 37 38 7. Яровая пше- Фон 61 67 53 ница, 2005-2007 Ф + навоз 60 т 56 58 44 53 гг. То же + N60P60K60 60 76 53 То же + N120P120K120 63 60 65 8. Ячмень, 2006- Фон 52 54 1 2008 гг. Ф + навоз 60 т 63 50 0 38 То же + N40P40K40 65 53 0 То же + N80P80K80 73 57 2 Изменение кислотности и гумусового состояния серых лесных почв при длительном применении удобрений Исследования по влиянию удобрений на многолетнюю динамику кислот ных свойств серых лесных почв, продолженные во 2-й ротации, показали, что в конце 2-й ротации севооборота по сравнению с 1-й (по 3-м полям) гидролити ческая кислотность возрастала от применения фосфорно-калийных удобрений и снижалась от внесения аммиачной селитры. Повышающее НГ действие фос форно-калийных удобрений было в 2 раза выше, чем понижающая роль амми ачной селитры (табл. 8).

Таблица Влияние удобрений на изменение гидролитической кислотности и рНКС1 серой лесной почвы во 2-й ротации севооборота по сравнению с 1-й Годы наблюдений Показатель Уравнение взаимосвязи (n = 16) R 2006-2008, поля 1- Нг, мг-экв/100 г 0,54 - 0,034 х2 + 0,0072 х3 0, почвы 2006-2008, поля 1- рНКС1 -0,18 + 0,0032 х2 - 0,0001 х2х3 0, Примечание. х2 – средняя ежегодная доза внесения азота аммиачной селит ры, кг/га;

х3 – средняя ежегодная доза внесения фосфорно-калийных удобрений в рас чете на Р2О5.

Во 2-й ротации севооборота по сравнению с 1-й в среднем по 3-м полям произошло снижение рНКС1 на 0,18 на фоне известкования. Наиболее заметное снижение рНКС1 наблюдалось при применении фосфорно-калийных удобрений.

За тот же период изменение содержания гумуса (табл. 9) в вариантах кон троля и известкования составило –0,04 %. От –0,02 до –0,06 % варьировали ко лебания этого показателя при внесении разных доз подстилочного навоза (от до 80 т/га). На фоне 80 т/га навоза и в вариантах внесения двойной дозы полно го минерального удобрения его изменения находились в весьма узких преде лах –0,02 …+0,02 % и –0,01 …+0,02 %. Следовательно, по изменению содер жания гумуса в вариантах без удобрений и применения только органических удобрений, сочетания их с фосфорно-калийными удобрениями можно говорить лишь о тенденции снижения содержания гумуса во 2-й ротации севооборота по сравнению с 1-й, а в вариантах внесения двойной дозы NPK и 80 т/га подсти лочного навоза – о его стабилизации или весьма слабой тенденции повышения.

Наши результаты по динамике содержания гумуса близки к данным, получен ным на дерново-подзолистых почвах (С.М. Лукин, 2009).

Таблица Влияние органических и минеральных удобрений на изменение содержания гумуса во 2-й ротации севооборота по сравнению с 1-й, % Доза навоза, т/га Минеральные удобрения Среднее по навозу 0 Р320К340 N380P320K340 N675P640K 0 -0,04 -0,03 -0,04 +0,02 -0, 40 -0,02 -0,06 +0,02 +0,01 -0, 60 -0,06 -0,01 -0,07 -0,01 -0, 80 -0,02 +0,01 +0,02 0,00 +0, Среднее по NPK -0,035 -0,022 -0,018 0, Примечание. Изменение содержания гумуса за указанный период в контроль ном варианте составило –0,04 %.

Влияние удобрений на качество сельскохозяйственной продукции Качество сельскохозяйственной продукции зависит как от питательной ценно сти, главным образом от содержания белка в зерне и сырого протеина в сене, крахмала в картофеле, так и наличия в ней нитратов. Содержание последних не должно превышать строго установленных и контролируемых норм.

Таблица Влияние удобрений на качество сельскохозяйственной продукции возделываемых культур 8-польного севооборота во 2-й ротации Культуры сево- Показатель Уравнение взаимосвязи R оборота, годы.

Викоовсяная Сырой проте- 10,64 + 0,023х2 - 0,012х3 0, 10,74 - 0,0165х3 + 0,0004х смесь * ин, % 0, 1999 – 2001 Р2О5,% 0,59 -0,0008х1 + 0,0002х2 0, (сено) Озимая рожь, Сырой белок, 8,00 + 0,0049х1 + 0,040х2 0, 2000 – 2002 % (зерно) Р2О5, % 0,86 + 0,0003х2 0, К2О, % 0,63 + 0,0004х3 0, Картофель, Сырой белок, 2,02 + 0,0035х2 0, 2,12 – 0,0023х3 + 4,50 · 10-5х2х 2001 - 2003 % 0, Крахмал, % 13,8 – 0,0031х3 0, 13,5 + 3,85 · 10-5х12 – 0,0001х1х2 0, Р2О5, % 0,22 0,67 – 0,0015х1 + 0,26 · 10-5х К2О, % 0, Овес, Сырой белок, 10,20 + 0,0095х1 + 0,0262х2 – 0,0066х3 0, 10,14 + 0,0095х1 + 0,0337х2 – 0,0058х3 -0,0001х 2002 – 2004 % 0, (зерно) Р2О5, % 0,85 – 0,0005х1 – 0,0008х2 0, 0,86 – 0,0040х10,5 – 0,0074х20,5 0, К2О, % 0,57 – 0,0004х2 0, 0,57 – 5,45 · 10-6х22 0, Травы 1-го года Сырой проте- 13,3 – 0,017х2 0, 13,1 – 0,032х10,5 – 0,108х20, пользования, ин, % 0, 2003 -2005 Р2О5, % 0,54 + 0,0001х3 0, (сено) К2О, % 1,89 – 0,0026х2 + 0,0012х3 0, 12,1 – 0,0082х2 + 1,36 · 10-4х1х Травы 2-го года Сырой проте- 0, пользования, ин, % 2004 – 2006 Р2О5, % 0,56 + 0,0003х3 0, 0,56 + 0,0005х2 – 0,0006(х1х2)0,5 + 0,0004(х1х3)0, (сено) 0, К2О, % 1,94 – 0,0019х2 + 0,0040х3 0, 1,96 – 0,0040х2 + 0,0036х3 + 3,20 · 10-5х22 0, Яровая пшени- Сырой белок, 9,63 + 0,0034х1 + 0,0148х2 – 0,0068х3 0, ца, % 2005 – 2007 Р2О5, % 0,88 0,58 + 0,0011х20,5 – 0,0013х30,5 + 0,0002(х1х3)0, (зерно) К2О, % 0, Ячмень, Сырой белок, 8,38 + 0,0205х2 – 0,0068х3 0, 2006 – 2008 % 0,88 – 0,0016х10,5 – 0,0052х20,5 – 0,0004(х1х2)0, (зерно) Р2О5, % 0, К2О, % 0,56 + 0,0003х2 – 0,0003х3 0, Примечание. х1 – дозы действия и последействия навоза, т/га;

х2 – дозы вне сения азота аммиачной селитры, кг/га;

х3 – дозы внесения фосфорно-калийных удоб рений в расчете на Р2О5, кг/га.;

* - последействие средних ежегодных доз навоза и фосфорно-калийных удобрений, внесенных в 1-й ротации.

Последействие фосфорно-калийных удобрений снижает содержание сы рого протеина в сене викоовсяной смеси (табл. 10).

У озимых и яровых зерновых культур с повышением доз азотного удоб рения, а также от действия и последействия органических удобрений в зерне возрастает содержание сырого белка, фосфорно-калийные удобрения слабо влияют на этот показатель или снижают его.

Применение азотного удобрения увеличивало содержание сырого белка в клубнях картофеля, но снижало концентрацию крахмала. В то же время азотное удобрение, внесенное под травы, ведет к снижению ценности грубых кормов из-за снижения сырого протеина вследствие уменьшения доли бобового компо нента в травостое. На серых лесных почвах Ополья достаточной степени окуль туренности азотные удобрения не увеличивают урожая трав и не улучшают ка чество сена.

В зерне озимой ржи и пшеницы, яровой пшеницы и ячменя под влиянием систем удобрения в различные по увлажнению годы содержание нитратов было ниже ПДК. В экстремальные по увлажнению годы в зерне овса и клубнях кар тофеля концентрация нитратов может заметно повышаться и достигать величин порядка ПДК.

Баланс элементов питания за севооборот Для простого и расширенного воспроизводства почвенного плодородия необходим нулевой или положительный баланс основных элементов питания.

Поэтому балансовые исследования имеют особую важность при оценке приме няемых систем удобрения.

Расчет некоторых статей среднегодового баланса основных элементов питания за 2-ю ротацию 8-польного севооборота по полям 1-3 показал, что в контрольном и известкованном вариантах наблюдался наибольший дефицит основных элементов питания. Самые высокие размеры его отмечались для ка лия (от –58 до –73 кг/га К2О в год), более низкие - для азота (от –23 до – кг/га) и фосфора (от –30 до –34 кг/га). Применение только фосфорно-калийных удобрений обеспечивало положительный баланс фосфора, в 2 раза снижало размеры дефицита калия, слабо влияло на баланс азота. При использовании одинарной дозы NPK отмечался практически нулевой баланс фосфора, по срав нению с контролем и фоном в 1,5 раза снижался отрицательный баланс азота, в 1,7-1,8 раз – калия. В этом варианте в 1,5 раза уменьшались размеры симбиоти ческой азотфиксации. Высокая несбалансированность элементов питания ха рактерна и для двойной дозы NPK. Так, для азота и калия наблюдали невысо кий отрицательный баланс, а для фосфора перерасход минеральных удобрений составлял 44-52 % от их среднегодового прихода. В этом варианте продолжали падать и среднегодовые размеры симбиотической азотфиксации.

При ежегодном внесении от 5 до 7,5 т/га подстилочного навоза (40 и 60 т навоза за ротацию) не достигается положительный баланс ни одного из основ ных элементов питания. Лишь при применении 80 т/га навоза в занятом пару баланс азота приближается к нулевому значению, баланс фосфора и калия ос тается отрицательным.

Сочетание подстилочного навоза с фосфорно-калийными удобрениями по сравнению с одним навозом слабо влияет на баланс азота, но обеспечивает по ложительную величину баланса фосфора и калия. Совместное использование азотно-фосфорно-калийных удобрений с изучаемыми дозами навоза позволяет повысить запасы азота в почве и обеспечить бездефицитный баланс азота и гу муса, что особенно важно для одинарной дозы NPK.

Наиболее сбалансированным по соотношению элементов питания являет ся сочетание одинарной дозы NPK с 5-7,5 т/га подстилочного навоза. В этом случае отмечается близкий к нулевому значению баланс азота и калия и не большой положительный баланс фосфора (20-27 % от среднегодового прихода фосфора с удобрениями).

Увеличение дозы полного минерального удобрения в 2 раза на фоне 40- т/га навоза за ротацию севооборота повышает размеры варьирования положи тельного баланса элементов питания: от 6 до 15 % - для азота, от 53 до 58 % Р2О5 и от 24 до 36 % - для К2О. Это свидетельствует как о недостаточной сба лансированности соотношения между отдельными элементами питания, так и о слишком высоких различиях в положительном балансе фосфора и калия между 1-й и 2-й дозами полного минерального удобрения.

При внесении полного минерального удобрения в одинарной и двойной дозах разностные коэффициенты использования азота из удобрений за севообо рот варьировали от 68 до 58 %, при сочетании NPK с навозом – от 56 до 48 %.

Во 2-й ротации коэффициенты использования фосфора из удобрений изменя лись от 9,9 до 35,2 %, а калия – от 21 до 67 %.

Наименьшие величины использования фосфора удобрений были при применении одних фосфорно-калийных удобрений (9,9 %) и их сочетания с навозом (11,5-12,5 %), наиболее высокие (35,2-28,9 %) – при внесении 5-7,5 т/га навоза. При внесении одинарной дозы полного минерального удобрения этот показатель достигал 28 %, а при ее сочетании с дозами навоза 5-10 т/га – 21- %.

Разностный коэффициент использования калия калийного удобрения при внесении фосфорно-калийных удобрений составил 34,2 %, одинарной дозы NPK возрос до 67,9 %, а двойной дозы NPK снизился до 49,7 %. При приме нении одних органических удобрений его величина варьировала от 38,9 до 26, %, а при сочетании одинарной дозы NPK с разными дозами навоза - от 41,4 до 45,8 %;

их сочетание с двойной дозой NPK снизило его размеры до 37,4-40,1 %.

Для сочетания фосфорно-калийных удобрений с навозом был установлен наи меньший коэффициент использования калия: 20,9-25,9 %.

Таким образом, добавление азотного удобрения к фосфорно-калийным и органическим удобрениям резко повышает разностные коэффициенты исполь зования из них фосфора и калия.

Балансовые коэффициенты использования основных элементов питания минеральных, органических и органо-минеральных удобрений за 2-ю ротацию 8-польного севооборота находили с учетом поступления азота за счет симбио тической азотфиксации бобовыми культурами. Путем произведения доз удоб рений на балансовые коэффициенты их использования в вариантах применения полного минерального удобрения и сочетания его с навозом находили средне годовые и суммарные дозы д.в. удобрений за ротацию 8-польного севооборота для изучаемой системы удобрения. При этом получали две дозы минеральных удобрений: первую – при внесении одинарной дозы NPK, вторую – при приме нении двойной дозы NPK. Во втором случае удобрения расходуются не только на увеличение урожайности товарной продукции, но и на улучшение ее качест ва. Кроме того, дозы азота должны быть уменьшены из-за использования рас тениями симбиотического азота (табл. 11).

Общая схема применения удобрений за севооборот, предложенная в табл.

11, может быть улучшена на основе следующих положений.

Во-первых, регулярное внесение азотного удобрения и, в особенности под покровную культуру, подкормка азотом многолетних бобовых трав на се рых лесных почвах Ополья приводит к снижению среднегодовых размеров симбиотической азотфиксации с 48-49 кг/га азота до 20-30 кг/га, т.е. в 1,5- раза. Учитывая, что в варианте применения одинарной дозы NPK при соотно шении элементов питания около 1 на серых лесных почвах наблюдается отри цательный баланс азота, соизмеримый с размерами снижения среднегодовой симбиотической азотфиксации (около 20 кг/га), не рекомендуется применение азотного удобрения под покровную культуру, проведение им подкормок трав 1 го и 2-го годов пользования.

Таблица Дозы внесения минеральных удобрений на фоне навоза Элемент Среднегодовые дозы д.в. удобре- Суммарные дозы д.в. удобрений питания ний и NСИМБ за ротацию, кг/га и NСИМБ за ротацию, кг/га Дозы внесения навоза, т/га Дозы внесения навоза, т/га - 40 60 80 - 40 60 N* 72 50 46 42 580 400 370 N** 86 74 70 62 690 590 560 Р2О5* 40 31 29 26 320 250 230 Р2О5** 42 38 35 34 340 300 280 К2О* 80 49 42 37 640 390 340 К2О** 86 64 58 54 690 510 460 Примечание. Дозы рассчитаны по балансовым коэффициентам использо вания: *- одинарной дозы NPK, **- двойной дозы NPK.

Во-вторых, при применении средних доз одних органических удобрений (5-8 т/га севооборотной площади) не обеспечивается бездефицитный баланс NPK, особенно калия.

В-третьих, лишь при сочетании органических удобрений с минеральными удобрениями достигаются как бездефицитный баланс основных элементов пи тания, так и наиболее экономичное их использование.

Таблица Рекомендуемые дозы минеральных удобрений на серых лесных почвах Владимирского ополья при разном уровне применения органических удобрений, кг/га д.в.

Культура Без органических 40 т навоза на 1 га за 60 т навоза на 1 га за 80 т навоза на 1 га за удобрений севооборот севооборот севооборот N P2O5 K2O N P2O5 K2O N P2O5 K2O N P2O5 K2O 1.Викоовсяная смесь 60 0 0 60 0 0 60 0 0 60 0 2. Озимая рожь 40-50 40 40 40-50 0 0 40 0 0 40 0 3. Картофель 100 60-70 90 80 40 70 60 40 70 40 0 4. Овес с подсевом 0 40 40 0 40 40 0 30 40 0 30 трав 5. Травы 1-го года 0 50 50 0 50 50 0 40 40-50 0 30-40 30- пользования 6. Травы 2-го года 0 40 40 0 40 40 0 40 40 0 40 пользования 7. Яровая пшеница 40 50-60 60 40-50 50-60 60 40 40-50 60 40 40 40- 8. Ячмень 40-50 50 40 50 50 40 50 40-50 40 40 40-50 Сумма за севооборот 280- 330- 360 270- 270- 300 250 230- 280- 220 180- 240 300 350 290 280 250 300 200 Сумма симб. азота 390 - - 380 - - 370 - - 360 - Элементы питания - - - 200 100 220 300 150 330 400 200 навоза Планируемый вынос 815 320 620 850- 360 650 870- 370 680 910 380 элемента урожаем 860 Планируемый баланс -125... 10 - 30 -260 0 - 20 10 - 20 -130 40-50 10 - 30 -70... 70 0...+20 -30...

элемента -145 -50 - Коэффициент воз- 82-85 103- 58 100- 103- 80 104- 103- 90-93 108 100- 96- врата, % 109 102 106 106 108 Для более эффективного использования азотных удобрений и повышения размеров симбиотической азотфиксации до уровня контрольных вариантов на серых лесных почвах Ополья предлагается возделывание овса с подсевом мно голетних трав, идущего после хорошо удобренных пропашных культур, без применения аммиачной селитры, а трав 1-го и 2-го годов пользования - без азотных подкормок, что приведет к заметному снижению за севооборот сум марных доз азотных удобрений.

На основании балансовых коэффициентов использования элементов пи тания из минеральных и органических удобрений с учетом их последействия под каждую культуру севооборота были разработаны дозы их применения (табл. 12).

Без применения органических удобрений коэффициент возврата для азота составит 82-85 %, Р2О5 – 103-109, К2О – 58 %. С учетом удаления с полей соло мы зерновых коэффициент возврата указанных элементов существенно умень шится.

На фоне 40 т/га навоза, внесенного под озимые в паровом поле, наряду с повышением продуктивности севооборота на 5-7 % на 20 % снизится примене ние фосфорно-калийных удобрений, будет обеспечен бездефицитный баланс азота и фосфора. Коэффициент возврата для калия составит 80 %, что прибли зится к максимальному допустимому его дефициту.

С дальнейшим ростом доз применения навоза снижаются объемы внесе ния минеральных удобрений, повышается продуктивность севооборота, а оку паемость 1 кг д.в. минеральных и органических удобрений сохраняется на дос таточно высоком уровне. Предлагаемые системы удобрения в севообороте по зволяют повысить окупаемость 1 кг д.в. удобрений по сравнению с экспери ментом на 3-39 %.

Таким образом, лишь на основе органо-минеральной системы удобрения (5-8 т навоза и N30-40P30-45K35-40 на 1 га севооборотной площади), запахива ния соломы зерновых культур на серых лесных почвах Ополья можно стабили зировать их плодородие и обеспечить высокую окупаемость органических и минеральных удобрений.

ВЫВОДЫ 1. Без применения удобрений средняя продуктивность изучаемого 8 польного севооборота на серых лесных почвах Ополья составила 32,9 ц/га з.е..

Известкование (фон) не привело к ее повышению. По сравнению с фоном одни фосфорно-калийные удобрения повысили ее с 30,9 до 33,8 ц/га з.е., а полное минеральное удобрение в одинарной (N48P40K42) и двойной N84P80K85) до зах – соответственно до 39,6 и 41,6 ц/га з.е. При применении среднегодовых доз навоза 5-10 т/га прирост продуктивности против фона составил 4,0-4,9 ц/га з.е.

Максимальная продуктивность севооборота 43,3 ц/га з.е. достигнута при соче тании двойной дозы NPK со среднегодовой дозой навоза 10 т/га. Повышение продуктивности севооборота от одинарной дозы NPK составило 28,2 %, от ее двойной дозы – 34,6, сочетания навоза с двойной дозой NPK – 40,1 %.

2. В севообороте наиболее высокая окупаемость 1 кг д.в. удобрений при бавкой урожая в кг з.е. достигнута в варианте применения одинарной дозы NPK (6,7) и 5 т/га навоза (6,6). Увеличение доз полного минерального удобрения и навоза снизило окупаемость 1 кг д.в. их до 4,3-4,0 кг з.е. При сочетании 5-7, т/га навоза с одинарной дозой NPK этот показатель возрос до 5,2-5,0 кг з.е., а при применении фосфорно-калийных удобрений (P40K42) и их сочетания с на возом, сочетания навоза с двойными дозами NPK уменьшился до 3,2-3,6 кг з.е.

3. Максимальные запасы подвижных форм азота в слое почвы 0-40 см под возделываемыми культурами наблюдались в весенний период. В зависи мости от уровня применения удобрений средние запасы N-NO3 варьировали от 44 до 150 кг/га, a N-NH4 – от 170 до 197 кг/га. Выявлена определяющая роль нитратного азота в обеспечении потребностей культур в азоте. До середины вегетации растения поглощают от 49 до 65 % исходных запасов нитратного азота из слоя почвы 0-40 см. За этот же период доля поглощения весенних запа сов аммонийного азота колебалась от 8 до 16 % в том же слое.

Накопление нитратного азота в серой лесной почве в первую очередь обязано протекающим нитрификационным процессам. В умеренно засушливых и засушливых условиях нитрификационные процессы лимитируются недостат ком влаги, а в избыточно влажные годы – дефицитом кислорода в переувлаж ненной почве.

4. По сравнению с 1-й во 2-й ротации севооборота нормативы затрат удобрений для дальнейшего повышения подвижных форм элементов питания заметно возрастают.

Погодные условия в год определения действия остаточных количеств элементов питания оказывают определяющее влияние на величину норматив ных затрат за ротацию. Как для фосфора, так и для калия нормативы затрат удобрений резко увеличиваются в засушливые и острозасушливые годы, в из быточно влажные и увлажненные годы они наименьшие. Во влажные годы происходит активная мобилизация почвенных запасов фосфора и значимый пе реход необменных форм калия в обменные формы, а последних в жидкую фазу.

5. Общий расход влаги культурой из метрового слоя почвы слабо варьи рует от степени ее удобренности. Однако коэффициент водопотребления резко снижается от вариантов без применения удобрений к вариантам с внесением навоза, его сочетания с полным минеральным удобрением.

В засушливые и умеренно влажные годы независимо от биологических особенностей возделываемые полевые культуры из слоя почвы 40-100 см ис пользуют 40-60 мм (до 70) влаги. Это позволяет им переносить относительно длительные периоды засухи, стабилизировать урожайность, сохранять доста точно высокую окупаемость прибавкой применяемых удобрений.

Во влажные и избыточно влажные годы использование влаги сельскохо зяйственными культурами из глубоких слоев уменьшается во много раз.

6. На серых лесных почвах Владимирского ополья во 2-й ротации сево оборота при систематическом применении минеральных и органических удоб рений, запахивании соломы зерновых культур сохранялась высокая роль фос форных и калийных удобрений в повышении гидролитической кислотности серой лесной почвы, особенно в засушливые годы, проявилось снижающее ее величину действие аммиачной селитры, в соответствующих вариантах опыта не наблюдалось изменений в содержании гумуса.

7. Под влиянием азотных удобрений и навоза повышалось содержание сырого белка в зерне зерновых культур, клубнях картофеля, сырого протеина в сене однолетних трав. Однако азотное удобрение уменьшало содержание крах мала в клубнях картофеля и сырого протеина в сене бобово-злаковых трав из-за снижения доли бобового компонента в травостое.

В зерне овса и клубнях картофеля при неблагоприятных погодных усло виях под влиянием двойных доз полного минерального удобрения и последей ствия высоких доз навоза содержание нитратов может повышаться до величин близких к ПДК. В такие годы доза азотных удобрений под картофель не должна превышать 100 кг N на 1 га, а под чистые посевы овса – 80 кг/га N.

8. За 2-ю ротацию 8-польного севооборота наиболее сбалансированным по соотношению элементов питания является сочетание одинарной дозы пол ного минерального удобрения (N48P40K42) с 5,0-7,5 т/га подстилочного навоза. В этом случае отмечается близкий к нулевому значению баланс азота и калия и небольшой положительный баланс фосфора (20-27 % от среднегодового прихо да фосфора с удобрениями).

9. Во 2-й ротации севооборота средние по 3-м полям разностные коэф фициенты использования основных элементов питания из полного минерально го удобрения составили: 58-68 % для азота, 27,7-17,7 % для фосфора, 50-68 % для калия. По сравнению с 1-й ротацией во 2-й они возросли на 2-14 %. Ис пользование элементов питания из органических удобрений составляет: азота 36-50 %, фосфора - 21-35 %, калия - 26-39 %. При систематическом примене нии минеральных и органических удобрений на серых лесных почвах Ополья существенно повышается доступность основных элементов питания.

При органической и органо-минеральной с РК удобрениями, фосфорно калийной системами удобрения коэффициенты использования одинаковых доз элементов питания значительно ниже, чем при соответствующих системах с полным минеральным удобрением.

10. На основе балансовых коэффициентов использования основных эле ментов питания органических и минеральных удобрений, их последействия были разработаны системы применения минеральных удобрений в 8-польном севообороте на фоне различных доз навоза крупного рогатого скота (0, 40, 60 и 80 т/га), вносимого в занятом пару. По сравнению с использованными в опыте системами внедрение в производство разработанных повышает окупаемость кг д.в. удобрений на 3-39 %.

На серых лесных почвах Ополья лишь на основе органо-минеральной системы удобрения (5-8 т навоза и N30-40P30-45K35-40 на 1 га севооборотной пло щади), запахивания соломы зерновых культур можно стабилизировать их пло дородие и обеспечить высокую окупаемость минеральных удобрений и навоза.

Предложения производству 1. Для почвенной диагностики питания растений предлагается определять запасы нитратного и аммонийного азота в серых лесных почвах в начале веге тации культур по данным химического анализа нитратов в почве и рассчиты ваемой их доле в мобильном фонде азота.

2. На серых лесных почвах Ополья в севообороте занятой пар - озимая рожь – картофель – овес – травы 1-го года пользования – травы 2-го года поль зования – яровая пшеница – ячмень при минеральной системе удобрения реко мендуется под зерновые культуры применять N40-50P40-60K40-60, картофель N100P60-70K90-100. В звене севооборота овес с подсевом трав (после картофе ля) – травы 1-го года пользования – травы 2-го года пользования должны вно ситься только фосфорно-калийные удобрения (Р40-50К40-50), под викоовсяную смесь (занятой пар) – только азотные (N40-60).

3. При применении N60 под викоовсяную смесь и 60 т/га навоза после ее уборки (занятой пар) дозы минеральных удобрений под последующие культуры севооборота должны быть следующими: под озимую рожь N40, картофель N60P40K70, овес с подсевом трав Р30К40, травы 1-го года пользования Р40К40-50, травы 2-го года пользования Р40К40, яровую пшеницу N40P40-50K60, ячмень N50P40-50K40.

ОСНОВНЫЕ РАБОТЫ, ОПУБЛИКОВАННЫЕ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ Работы, опубликованные в изданиях, рекомендованных ВАК РФ 1. Окорков В.В., Окоркова Л.А., Фетисова С.В., Безрукова О.А. (Фенова О.А.) Влия ние удобрений на физико-химические свойства серых лесных почв //Плодородие. – М., 2002. - № 3 (6). – С.

2. Окорков В.В., Окоркова Л.А., Фетисова С.В., Безрукова О.А. (Фенова О.А. ) Из менение физико-химических свойств серых лесных почв под влиянием удобрений //Вестник РАСХН. – М., 2002. - № 9. – С.

3. Окорков В.В., Окоркова Л.А., Фенова О.А. Эффективность систем удобрения под озимую рожь и занятой пар //Плодородие.- М., 2003. - № 3(12). – С. 28-29.

4. Окорков В.В., Окоркова Л.А., Фенова О.А. Об удобрении многолетних бобовых и бобово-злаковых трав азотом //Плодородие. – М., 2007. - № 5 (38). – С. 12-14.

Публикации в других изданиях 5. Окорков В.В., Окоркова Л.А., Фетисова С.В., Фенова О.А. В технологиях возде лывания картофеля средствам химизации нет альтернативы //Владимирский земледе лец. - 2003. - № 4 (30). – С. 9-11.

6. Окорков В.В., Окоркова Л.А., Фетисова С.В., Фенова О.А. Особенности питания полевых культур азотом на серых лесных почвах Владимирского ополья //Актуальные проблемы стабилизации почвенного плодородия и урожайности в Верхневолжье: материалы конференции, М., Россия, - 2005 – С. 98-106.

7. Окорков В.В., Окоркова Л.А., Фетисова С.В., Фенова О.А. Теоретические аспекты повышения плодородия серых лесных почв Владимирского ополья //Экология речных бассейнов: труды 3-й международной научно-практической конференции, Владимир ский гос. ун-т. – Владимир, 2005 – С. 234-237.

8. Окорков В.В., Окоркова Л.А., Фетисова С.В., Фенова О.А. Некоторые аспекты применения средств химизации на серых лесных почвах Владимирского ополья //Ресурсосберегающие технологии: сборник докладов Международной научно практической конференции, посвященной 35-летию Всероссийского НИИ земледелия и защиты почв от эрозии. – Курск, 2005 – С. 299-302.

9. Окорков В.В., Окоркова Л.А., Фетисова С.В., Фенова О.А. Особенности примене ния средств химизации в севооборотах на серых лесных почвах Владимирского опо лья: рекомендации ГНУ Владимирский НИИСХ РАСХН. - Владимир, 2005. – 96 с.

10. Окорков В.В., Окоркова Л.А., Фенова О.А. Об удобрении многолетних бобовых и бобово-злаковых трав азотом //Вопросы повышения урожайности с.-х. культур: сбор ник материалов международной научно-методической конференции, Ивановская ГСХА имени академика Д.К. Беляева, Иваново, 2007 – С. 133.

11. Окорков В.В., Окоркова Л.А., Фенова О.А. К вопросу оптимизации доз удобрений под яровую пшеницу на серых лесных почвах Владимирского ополья //Вопросы по вышения урожайности с.-х. культур: сборник, МСХ РФ ФГОУ ВПО «Ивановская ГСХА имени академика Д.К. Беляева. – Иваново, 2008 – С. 66-75.

12. Окорков В.В., Окоркова Л.А., Фенова О.А. Влияние длительного применения удобрений на агрохимические свойства серых лесных почв ополья //Вопросы повы шения урожайности с.-х. культур: сборник, МСХ РФ ФГОУ ВПО «Ивановская ГСХА имени академика Д.К. Беляева. – Иваново, 2008 – С. 42-49.

13. Фенова О.А. К вопросу оптимизации доз удобрений под ячмень // Вопросы повы шения урожайности с.-х. культур: сборник, МСХ РФ ФГОУ ВПО «Ивановская ГСХА имени академика Д.К. Беляева. – Иваново, 2008 – С. 76-84.

14. Окорков В.В., Окоркова Л.А., Фенова О.А., Фетисова С.В. Влияние длительного применения удобрений на некоторые параметры плодородия серых лесных почв //Ресурсосберегающие технологии для земледелия и животноводства Владимирского ополья: сборник докладов Всероссийской научно-практической конференции ГНУ ВНИИСХ Россельхозакадемии 17-19 июля 2008 года. – Суздаль, 2008 – С. 165-179.

15. Окорков В.В., Окоркова Л.А., Фенова О.А. Влияние удобрений на кислотность се рых лесных почв //Актуальные проблемы и перспективы развития агропромышленно го комплекса: сборник материалов международной научно-методической конферен ции. – Ивановская ГСХА имени Д.К. Беляева. – Иваново, 2009, Т. 1 – С. 73-74.

16. Окорков В.В., Окоркова Л.А., Фенова О.А., Фетисова С.В. Влияние длительного применения удобрений на плодородие серых лесных почв Владимирского ополья //Вопросы повышения урожайности с.-х. культур: сборник статей, МСХ РФ, ФГОУ ВПО «Ивановская ГСХА имени академика Д.К. Беляева». – Иваново, 2009 – С. 26-41.

17. Окорков В.В., Окоркова Л.А., Фенова О.А. Изменение кислотности серых лесных почв в связи с применением удобрений //Вопросы повышения урожайности с.-х.

культур: сборник статей, МСХ РФ, ФГОУ ВПО «Ивановская ГСХА имени академика Д.К. Беляева». – Иваново, 2009 – С. 122-131.

18. Окорков В.В., Окоркова Л.А., Фенова О.А. Повышение эффективности приме нения удобрений на серых лесных почвах ополья //Вопросы повышения урожайности с.-х. культур: сборник статей, МСХ РФ, ФГОУ ВПО «Ивановская ГСХА имени ака демика Д.К. Беляева». – Иваново, 2009 – С. 131-141.

19. Окорков В.В., Ненайденко Г.Н., Фенова О.А., Окоркова Л.А. Теоретическое и практическое обоснование технологий применения агрохимических средств на серых лесных почвах Владимирского ополья: рекомендации ГНУ Владимирский НИИСХ РАСХН. - Владимир, 2010. – 104 с.