Влияние длительного применения минеральных удобрений и последействия извести на продуктивность агроценозов европейского Севера

Полный текст

ВВЕДЕНИЕ

Повышение продуктивности агроценозов европейского северо-востока России требует неотложного решения вопросов сохранения и повышения плодородия почв, сокращения материальных и энергетических затрат на производство сельскохозяйственной продукции [1–4].

Республика Коми расположена на крайнем северо-востоке европейской части страны, что определяет относительную суровость ее природно-климатических условий [5–7].

Пахотные почвы региона представлены в основном типичными подзолистыми и дерново-подзолистыми почвами, которые характеризуются недостатком азота и подвижных соединений фосфора и калия, высокой кислотностью, губительно действующими на растительность и полезную микрофлору, а также на образование и накопление органического вещества в верхних слоях почв [8–13].

Почвенная кислотность оказывает большое влияние на поступление питательных веществ в растения. На кислых почвах внесению минеральных удобрений должно предшествовать известкование. Оно обусловливает лучшее обеспечение растений не только азотом, но и зольными элементами вследствие активизации бактерий, разлагающих органические фосфорные соединения почвы. В дерново-подзолистых почвах фосфор по большей части связан с полуторными окислами в виде фосфатов железа и алюминия. При известковании уменьшается активность полуторных окислов, ослабляются адсорбционные связи фосфора, увеличивается относительное количество фосфатов кальция и, как следствие, происходит мобилизация фосфатов [1, 9, 14–16].

Внесение извести в почву нормализует ее кислотность, улучшает структуру верхнего плодородного слоя, попутно обогащая ее кальцием, значительно снижая обменную и гидролитическую кислотность, и увеличивает степень насыщения основаниями. Известкование оказывает многостороннее действие на свойства почвы, создает благоприятную среду для роста растений и жизнедеятельности полезных микроорганизмов. При внесении извести снижается содержание в почве подвижных соединений алюминия, железа и марганца, они переходят в нерастворимую форму, и поэтому устраняется их вредоносное действие на растения [2, 14, 17–22].

Многолетнее использование минеральных удобрений в комплексе с известкованием позволяет создать благоприятные условия для улучшения почвенного плодородия и питания растений [10, 22, 23]. В настоящее время важно изучить способы применения минеральных удобрений на ранее известкованных кислых дерново-подзолистых почвах при возделывании многолетних травосмесей [4, 10, 22, 23].

Длительное применение минеральных удобрений в сочетании с известкованием позволяет создать оптимальные параметры почвенного плодородия для возделывания многолетних травосмесей [17–19].

Цель работы – изучение влияния длительного применения минеральных удобрений на фоне последействия извести на свойства дерново-подзолистой почвы и продуктивность бобово-злаковой травосмеси.

МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЯ

Исследование проводили в Институте агробиотехнологий им. А.В. Журавского ФИЦ Коми НЦ УрО РАН в полевом стационарном опыте по методике Б.А. Доспехова. Почва опытного участка – дерново-подзолистая среднесуглинистая, характеризующаяся до закладки опыта низким уровнем плодородия: рН_KCl 4.1–4.3, содержание гумуса (по Тюрину) – 1.3–1.6%, гидролитическая кислотность – 5.6–6.0 ммоль/100 г почвы (ионометрическим методом), степень насыщенности основаниями (Са +Mg) – 42–45%, содержание в почве подвижного фосфора – 34–44, обменного калия – 49–77 мг/кг (по Кирсанову), обменного алюминия – 0.8–2.7 ммоль/100 г почвы (по Соколову).

В качестве мелиоранта однократно (в 1983 г.), в год закладки опыта внесли известняковую муку с нейтрализующей способностью 92% в дозах 1.0 и 2.0 величины гидролитической кислотности (г. к.). В последующие годы изучали последействие указанных доз извести, том числе с применением минеральных удобрений.

Схема опыта, варианты: без удобрений (контроль), известь 1.0 г. к. (9 т/га), известь 2.0 г. к. (18 т/га), N60Р75K75, известь 1.0 г. к. + N60Р75K75, известь 2.0 г. к. + N60Р75K75.

Подробно внесение удобрений, способ известкования, состав выращиваемой бобово-злаковой травосмеси описаны в работе [4].

В работе использовали следующие методы анализа показателей почвы: содержание гумуса – по ГОСТ 26213-91, рН_KCl – по ГОСТ 2607-91, гидролитическая кислотность – по ГОСТ 27821-88, подвижные формы фосфора и калия – по ГОСТ 26207-91; растений: содержание азота общего – фотоколометрическим методом, сырой клетчатки – по Геннебергу–Штоману, сырой золы – сухим озолением в муфельной печи, общего фосфора – по ГОСТ 26657-97, общего калия – методом пламенной фотометрии после сухого озоления, сырого протеина – расчетным методом, нитратного азота – ионоселективным методом.

РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ

Систематическое наблюдение показало, что известь, внесенная в 1983 г. в дозах 1.0 и 2.0 г. к. в различной степени влияла на свойства дерново-подзолистой почвы (табл. 1).

 

Таблица 1. Влияние известкования и внесения минеральных удобрений на кислотность дерново-подзолистой почвы

Вариант	рНKCl, ед. рН				Hr, ммоль/100 г почвы
	1983 г.	2000 г.	2013 г.	2023 г.	1983 г.	2000 г.	2013 г	2023 г.
Без удобрений	4.1	3.9	3.7	3.4	5.8	5.6	5.4	5.7
Известь 1.0 г. к. (9 т/га)	4.2	4.3	4.2	4.0	5.6	4.9	5.1	5.4
Известь 2.0 г. к. (18 т/га)	4.2	4.5	4.3	4.1	5.7	4.8	4.6	4.8
N60Р75K75	4.3	4.0	3.8	3.6	5.8	4.8	4.7	3.9
Известь 1.0 г. к. + N60Р75K75	4.1	4.4	4.2	3.9	5.6	4.9	4.6	3.8
Известь 2.0 г. к. + N60Р75K75	4.3	4.5	4.3	4.0	6.0	5.2	4.8	4.0
НСР05	0.4	0.5	0.4	0.4	0.5	0.5	0.5	0.4

 

Установлено, что за период с 1983 по 2023 г. двойная доза извести снижала обменную кислотность почвы до 2013 г., подобные явления наблюдали также при совместном применении извести и NРK, что составило 3.9–4.0 ед., в последующие годы наблюдали подкисление почвы указанных вариантов опыта. В вариантах без удобрений и внесения одних минеральных удобрений во все годы отмечено подкисление почвы, что к 2013 г. составило 3.4 ед. рН. Подобные закономерности отмечены и для гидролитической кислотности почвы. Ее содержание снижалось в основном с 5.6–6.0 (1983 г.) до 4.8–5.4 ммоль/100 г поч-вы, в последующие годы исследования ее величина стабилизировалась.

Наиболее эффективное действие на содержание гумуса оказало использование извести в дозе 2.0 г. к. и применение минеральных удобрений (N60Р75K75) и составило к 2023 г. 1.8%. Это произошло прежде всего за счет гумификации корне-пожнивных остатков многолетних трав. В других вариантах количество гумуса изменялось от 1.2 до 1.8%, в контроле было равно 1.3% (табл. 2).

 

Таблица 2. Влияние извести и минеральных удобрений на агрохимические показатели дерново-подзолистой почвы

Вариант	Гумус, %				Р2О5				K2О
					мг/кг почвы
	1983 г.	2000 г.	2013 г.	2023 г.	1983 г.	2000 г.	2013 г.	2023 г.	1983 г.	2000 г.	2013 г.	2023 г.
Без удобрений	1.6	1.7	1.6	1.3	34	37	23	25	77	64	53	48
Известь 1.0 г. к. (9 т/га)	1.6	1.7	1.8	1.6	41	39	31	33	49	46	48	50
Известь 2.0 г. к. (18 т/га)	1.5	1.6	1.7	1.7	43	41	30	42	66	57	51	52
N60Р75K75	1.4	1.3	1.3	1.2	42	126	128	130	58	92	102	102
Известь 1.0 г. к. + N60Р75K75	1.5	1.6	1.7	1.7	44	138	149	151	74	88	117	121
Известь 2.0 г. к. + N60Р75K75	1.3	1.6	1.9	1.8	38	145	156	159	57	108	121	124
НСР05	0.2	0.2	0.2	0.2	4	9	10	11	6	9	12	12

 

Содержание подвижного фосфора и обменного калия в вариантах внесения извести за период исследования изменялось незначительно – от 33 до 42 мг/кг почвы. В вариантах с внесением отдельно NРK и NРK на фоне последействия известкования оно постоянно повышалось и к 2023 г. составило: подвижного фосфора – 130–159 и обменного калия – 102–124 мг/кг почвы. Эти явления улучшали питание растений, а также увеличили объемы корне-пожневных остатков и их трансформацию в почве, что явилось дополнительным источником питания бобово-злаковой травосмеси.

В результате длительного исследования установлено, что известь нейтрализовала кислую среду дерново-подзолистой почвы, что улучшало питание растений. Дополнительное применение минеральных удобрений способствовало резкому повышению урожайности многолетних трав (табл. 3).

 

Таблица 3. Влияние минеральных удобрений и последствия извести на урожайность многолетних трав

Вариант	Урожайность, т с. в./га
	1983 г.	2000 г.	2005 г.	2010 г.	2015 г.	2020 г.	2023 г.	Среднее за 7 лет
Без удобрений	2.0	2.1	2.4	3.6	3.3	3.4	3.2	2.8
Известь 1.0 г. к. (9 т/га)	3.2	4.8	5.2	5.7	4.8	3.9	3.5	4.4
Известь 2.0 г. к. (18 т/га)	3.3	5.2	5.3	5.6	5.0	4.4	3.7	4.6
N60Р75K75	3.1	6.0	5.6	5.8	5.1	4.5	4.0	4.9
Известь 1.0 г. к. + N60Р75K75	4.6	6.4	6.2	6.0	5.2	4.8	4.4	5.4
Известь 2.0 г. к. + N60Р75K75	4.8	6.6	6.4	6.2	5.3	5.1	4.6	5.6
НСР05	0.4	0.5	0.6	0.6	0.6	0.5	0.4	–

Примечание. с. в. – сухое вещество.

 

В первый год опыта (1983 г.) наибольшие урожаи многолетних трав были получены в вариантах применения NРK на фоне внесения извести и составили 4.6–4.8 т с. в./га , что превышал вариант без удобрений на 30–60%. В вариантах внесения 2-х доз извести урожайность трав составила 3.2–3.3 т с. в./га. К 2010 г. в вариантах внесения 2-х доз извести и применения NРK на фоне известкования урожайность трав практически была равной (5.6–5.7 и 6.0–6.2 т с. в./ га). В среднем за 7 лет наиболее высокая урожайность бобово-злаковой травосмеси составила 5.4–5.6 т с. в./ га, что на 93–100% превысило контрольный вариант на 23.0–40.0% – вариант применения только NРK.

Важное значение в производстве кормов наряду с получением высоких урожаев многолетних трав имеет их качество (табл. 4).

 

Таблица 4. Влияние агрохимических средств на качество многолетних трав (среднее за 2010–2023 гг.)

Вариант	Сухое вещество	Азот общий	Сырой протеин	Фосфор общий	Калий общий	Кальций общий	Нитраты, мг/кг с. м.
	%
Без удобрений	22.8	1.62	10.1	0.70	2.03	0.66	81
Известь 1.0 г. к. (9 т/га)	22.4	1.70	10.6	0.75	2.04	0.75	102
Известь 2.0 г. к. (18 т/га)	22.3	1.86	11.6	0.76	2.11	0.75	116
N60Р75K75	20.7	1.90	11.9	0.82	2.18	0.78	124
Известь 1.0 г. к. + N60Р75K75	21.5	2.16	13.5	0.84	2.83	0.79	146
Известь 2.0 г. к. + N60Р75K75	21.3	2.24	14.0	0.95	2.90	0.81	150
НСР05	2.2	0.25	1.4	0.08	0.24	0.07	13

Примечание. с.м. - сырая масса.

 

Содержание сухого вещества бобово-злаковых смесей в вариантах с известкованием снижалось и составило 22.3–22.4% (в варианте без удобрений – 22.8%). В вариантах внесения NРK на фоне извести оно было равно 21.3–21.5 и в варианте с NРK – 20.7%.

Наиболее важным показателем качества кормов для животноводства является содержание в них сырого протеина. Его количество в многолетних травах изменялось от 10.1 до 14.0%. Наибольшее его количество установлено в вариантах применения NРK на фоне известкования – 13.5–14.0%, 2-х доз извести – 10.6–11.6% и внесения NРK – 11.9% при содержании в контроле 10.1%. Содержание общего фосфора изменялось от 0.70 до 0.95%, калия – от 2.03 до 2.90% и кальция – от 0.66 до 0.81%. Количество нитратов в биомассе многолетних трав составило 81–150 мг/кг сырой массы и не превышало ПДК (500 мг/кг сырой массы).

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Таким образом, в многолетнем полевом опыте, проведенном на дерново-подзолистой среднесуглинистой почве, показана высокая эффективность применения NРK на фоне последействия известкования. Установлено, что известь в дозе 1.0 г. к. снижала кислотность почвы в течение 15–20 лет, доза 2.0 г. к. – до 25–30 лет. Содержание гумуса, подвижных форм фосфора и калия в вариантах с NРK, внесенных на фоне известкования, повышалось на 0.3–0.7%, количество подвижного фосфора и обменного калия увеличивалось за счет трансформации корне-пожнивных остатков растений и внесения минеральных удобрений. Наибольшая средняя урожайность многолетних трав за годы исследования получена в вариантах внесения NPK на фоне последействия 2-х доз извести (1.0 и 2.0 г. к.), что составило 5.4–5.6 т с. в./га и превышало контроль на 92.9 и 100% соответственно (в контроле – 2.8 т с. в./га). Корма с наиболее высоким качеством получены также при применении указанных доз NРK и извести. Содержание сырого протеина в кормах составило 13.5–14.0%. Количество нитратов в биомассе было равно 146–150 мг/кг сырой массы при ПДК нитратов, равной 500 мг/кг сырой массы. Показано, что наиболее целесообразно при возделывании бобово-злаковой травосмеси на кислой дерново-подзолистой почве применение извести в дозе 2.0 г. к. (один раз в 20 лет) и ежегодное внесение минеральных удобрений в дозе N60Р75K75.

Об авторах

Н. Т. Чеботарев

Федеральный исследовательский центр Коми научного центра Уральского отделения РАН – Институт агробиотехнологий им. А.В. Журавского

Email: turlakova100krapt@mail.ru
Россия, 167023 Сыктывкар, ул. Ручейная, 27

О. В. Броварова

Федеральный исследовательский центр Коми научного центра Уральского отделения РАН – Институт агробиотехнологий им. А.В. Журавского

Email: turlakova100krapt@mail.ru
Россия, 167023 Сыктывкар, ул. Ручейная, 27

А. М. Турлакова

Федеральный исследовательский центр Коми научного центра Уральского отделения РАН – Институт агробиотехнологий им. А.В. Журавского

Автор, ответственный за переписку.
Email: turlakova100krapt@mail.ru
Россия, 167023 Сыктывкар, ул. Ручейная, 27

Список литературы

Дополнительные файлы