Влияние удобрений на плодородие почв северной лесостепи западной Сибири (стр. 4 )

Содержание валового азота и обогащённость им органического вещества в почвах удобренной залежи восстанавливались почти до исходного уровня, запасы нитратного азота в слое 0-60 см достигали 34-51 кг/га. Количество валового фосфора и обогащённость им органического вещества за счёт повышения растворимости фосфатов под действием карбонатов и гидрокарбонатов и усиления активности микроорганизмов фосфатмобилизаторов увеличивались.

Степень подвижности фосфора (I) и фосфатная ёмкость (Q) в почвах удобренной залежи превышали таковые в прежней залежи. Доля легкодоступного фосфора возрастала во всех вариантах, кроме Р40 , Р120 и N30Р40. Залужение пашни повышало подвижность фосфатов апатитовой фракции Са-Р3 и способствовало существенному росту за их счёт доступных фосфатов Са-Р1 и Са-Р2. Содержание калия в почве всех вариантов залежи повышенное.

Самая высокая урожайность зелёной массы трав на естественной залежи через 10 лет после внесения удобрений получена в вариантах N90, N30 и Р40, прибавка к контролю составила 73; 69 и 57% соответственно, а сена – в N90 – 24% к контролю. Больше всего травы потребляли калия и натрия, меньше – азота, мало – магния и наименьшее количество – фосфора, что обусловлено особенностями физико-химических свойств почв солонцового комплекса.

4 Влияние удобрений на свойства чернозёмов выщелоченных и продуктивность сельскохозяйственных культур

4.1 Способы внесения минеральных удобрений, как приём сохранения плодородия и повышения продуктивности зерновых культур на чернозёмах выщелоченных. В условиях часто повторяющегося дефицита влаги в почве одним из приёмов повышения отдачи от удобрений является их внесение с семенами при посеве, либо локализация в более увлажнённые слои почвы (Осипов и др., 1981; Трапезников, 1983; Адаптивно-ландшафтные системы …, 2002 и др.).

Запасы продуктивной влаги в пахотном слое чернозёма учхоза «Тулинское» удовлетворительные и хорошие во все годы исследований. Наибольшая прибавка зерна пшеницы от удобрений получена при рядковом внесении – 26% к контролю при окупаемости 1 кг д. в. удобрений зерном 11 кг (табл. 4).

Таблица 4 – Влияние способов внесения удобрений на урожайность яровой пшеницы, ц/га

Вариант (А) Год (В)	Контроль (без удобрений)	N43Р43К43
вразброс	в рядки	локально
2006 г.	19,2	20,0 / +0,8* 4,2	21,5 / +2,3 12,0 + 1,5 / 8	20,2 / +1,0 5,2 + 0,2 / 1**
2007 г.	23,5	28,1 / + 4,6 19,6	26,3 / +2,8 11,9 - / -	26,8 /+3,3 14,0 - / -
2008 г.	13,4	21,2 / +7,8 58,2	22,8 / +9,4 70,1 + 1,6 / 7,5	13,9 / +0,5 3,7 - / -
Средняя за 3 года	18,7	23,1 / +4,4 23,5	23,5 / +4,8 225,7 +0,4 / 2	20,3 / +1,6 8,6 - / -
НСР 05 А 4,9; НСР 05 В 4,3

*Примечание: над чертой – урожайность, ц/га; после черты – прибавка урожайности к контролю, ц/га; под чертой – прибавка урожайности к контролю в %.

** перед чертой – прибавка урожайности к разбросному внесению, ц/га; после черты – прибавка урожайности в %

Удобрения не влияли на величину рН чернозёма, поддерживали и увеличивали в нём содержание обменных оснований, особенно при рядковом и локальном внесении.

Содержание и запасы гумуса в пахотном слое чернозёма средние, варьировали в пределах 5,7-6,3% и 114-127 т/га соответственно, удобрения поддерживали их. Возделывание пшеницы без удобрений не влияло на содержание ГК в составе гумуса чернозёма, но увеличивало на 43 и 23% количество ГК1 и ФК соответственно, уменьшая отношение Сгк:Сфк с 1,7 до 1,4. Удобрения при всех способах внесения поддерживали качество гумуса, а при локальном отношение Сгк:Сфк возрастало с 1,3 до 1,8. При внесении удобрений уменьшалось поглощение микроорганизмами углерода. Обогащённость органического вещества азотом (С:N) почвы составила 12,4 и возрастала с глубиной. Больше всего микробиального азота накапливалось в контрольном варианте чернозёма выщелоченного – 111 мг/кг. Удобрения, независимо от способа внесения, уменьшали в 2 раза его содержание и запасы в пахотном слое почвы (табл. 5).

Таблица 5 – Влияние минеральных удобрений, внесённых разными способами, на содержание и запасы микробиального азота в чернозёме выщелоченном

Вариант	N микробиальный
мг/кг	кг/га
0-20	20-40	0-40	0-20	20-40	0-40
Контроль	110,8	43,9	164,7	221,6	96,6	318,2
N43Р43К43 вразброс	54,9	27,6	82,5	109,8	60,5	170,4
N43Р43К43 в рядки	47,9	0,0	47,9	95,8	0,0	95,8
N43Р43К43 локально	56,0	51,7	107,7	112,0	113,7	225,7

Возделывание яровой пшеницы без удобрений поддерживало содержание нитратного азота в пахотном слое чернозёма. В его метровой толще накапливалось 50 кг/га и более азота, основные запасы которого сосредоточены в слое 0-60 см (75%). Больше всего азота в слое 0-20 и 0-40 см содержалось при разбросном внесении удобрений, где обеспеченность им была средней, а при рядковом и локальном – низкой.

Степень подвижности фосфора (I) в пахотном слое чернозёма средняя-повышенная. Удобрения не компенсировали потребление этого фосфора пшеницей, его содержание в почве было низким. Обеспеченность подвижным фосфором (Q) чернозёма повышенная. Удобрения при всех способах их внесения поддерживали его содержание в пахотном слое. Доля легкодоступного фосфора в чернозёме выщелоченном низкая. Удобрения незначительно повышали её при рядковом и локальном внесении, но она по-прежнему оставалась низкой.

В составе минеральных фосфатов пахотного слоя чернозёма 79% составляли фосфаты апатитовой фракции. На фосфаты активных фракций приходилось 14% от суммы, бóльшая часть их – доступна для растений (Са-Р1 и Са-Р2). Возделывание зерновых культур без удобрений уменьшало количество минеральных фосфатов и увеличивало подвижность фосфатов Са-Р3. Удобрения в дозе N43Р43К43, внесённые вразброс и в рядки с семенами при посеве, повышали содержание минеральных фосфатов, поддерживали количество активных фракций, улучшая фосфатный режим почвы.

Потребности растений в фосфоре, в отличие от азота, должны полностью удовлетворяться только самой почвой, либо за счёт фосфора удобрений. Биомасса почвенных микроорганизмов является основным агентом минерализации органического фосфора в почве, а её метаболиты усиливают подвижность труднорастворимых фосфорсодержащих минералов (апатитов, фосфоритов и др.). Часто потребление фосфора самими почвенными гетеротрофами может быть в несколько раз выше, чем растениями (Cole, Heil, 1981; Brookes, Powlson, Jenkinson; 1982; Cline, Lindemann, Quintero, 1985).

В условиях полевого опыта получено, что удобрения увеличивали поглощение фосфора микроорганизмами и особенно существенно при рядковом их внесении, приводя к накоплению в пахотном слое чернозёма выщелоченного 31 кг/га Р2О5 (табл. 6).

Таблица 6 – Влияние минеральных удобрений, внесённых разными способами, на содержание и запасы микробиального фосфора в чернозёме выщелоченном

Вариант	Фосфор микробиальный
Р, мг/кг	Р2О5, кг/га
0-20	20-40	0-40	0-20	20-40	0-40
Контроль	1,0	2,3	3,3	4,8	11,5	16,3
N43Р43К43 вразброс	3,3	1,8	5,1	15,0	9,1	24,1
N43Р43К43 в рядки	6,8	4,5	11,3	31,0	22,5	53,5
N43Р43К43 локально	3,7	2,2	5,9	17,1	11,0	28,1

Содержание обменного калия в пахотном слое чернозёма высокое. При возделывании зерновых культур без удобрений оно уменьшалось на 29%. Удобрения N43Р43К43 при всех способах внесения обеспечивали высокое содержание обменного калия в пахотном слое почвы, которое превышало контроль на одну градацию. Использование чернозёмов выщелоченных для получения высокой и устойчивой урожайности зерновых культур и поддержания калийного статуса почв требует обязательного внесения калийных удобрений в дозе 50% от его выноса.

Пшеница на чернозёме выщелоченном при внесении удобрений N43Р43К43 потребляла 50-75 и 13-15 кг/га азота и фосфора соответственно. Общий вынос ею калия составил 22-30 кг, наибольшим он был при рядковом внесении удобрений, превысив таковой в контроле на 68%. Отношение N:Р:К в биомассе пшеницы составило 4:1:2.

При внесении N43Р43К43-удобрений под пшеницу на чернозёме учхоза дефицит азота в почве составил 9-23 кг/га, а интенсивность его баланса – 80-100%. Баланс фосфора – положительный, а интенсивность его баланса в почве на 50-60% меньше нормы, рекомендованной для возделывания зерновых в лесостепной зоне. Положительный баланс калия в почве обеспечивало только разбросное внесение N43Р43К43-удобрений под пшеницу, а интенсивность его баланса в чернозёме выщелоченном в 1,5-2,0 раза выше рекомендованной для лесостепи.

Учитывая периодически повторяющийся дефицит осадков и их неравномерное распределение за вегетационный период, а также низкие запасы продуктивной влаги в пахотном и метровом слое чернозёмов выщелоченных, удобрения под зерновые культуры целесообразно вносить в рядки при посеве с семенами. Для получения высокой и устойчивой урожайности пшеницы на чернозёмах и создания в них оптимальной интенсивности баланса элементов питания, дозы удобрений должны составлять не менее N43Р43К43. Для подержания калийного статуса чернозёмов в связи с высокой интенсивностью его баланса дозу калийных удобрений под зерновые культуры можно уменьшить на 50%.

4.2 Действие минеральных удобрений на урожайность картофеля и плодородие чернозёма выщелоченного. В продовольственном балансе страны картофель занимает второе место после зерновых культур, его справедливо называют «вторым хлебом» (Киселев, Ганзин, 1989; Сорта картофеля, 1997; Коршунов, 2003). В большинстве районов Сибири природные условия отвечают биологическим требованиям выращивания картофеля (Бурлака, 1978; Картофель в Сибири…, 1982; Котлярова, 1984; Замотаев, 1989; Машьянова и др., 1991). Ранние и среднеранние сорта картофеля более отзывчивы на минеральные удобрения, используют питательные вещества интенсивнее и в короткий период (Галеев, 1991; 1993; 2001; Кушнарёв, 2003). В исследованиях использовали среднеранний картофель сибирской селекции сортов Лина и Белла (СибНИИРС СО РАСХН).

При возделывании картофеля без удобрений наибольшая урожайность получена у сорта Белла – 36,5 т/га, которая на 3 т/га больше, чем у Лины. Удобрения в дозе N80К160 повышали урожайность картофеля Лина и Белла в среднем на 21 и 17% соответственно. Действие фосфорных удобрений (Р80) на фоне N80К160 эффективно только у Беллы, прибавка урожайности – 16%. Окупаемость 1 кг д. в. N80К160- и N80Р80К160-удобрений картофелем составила 30 и 25 кг и 26 и 41 кг у Лины и Беллы соответственно.

Удобрения поддерживали содержание крахмала в клубнях картофеля и повышали в них количество нитратов, но их в 3-5 раз меньше предельно допустимой концентрации для продовольственного картофеля (250 мг/кг). Высокое содержание сухого вещества и крахмала, меньшее – нитратов в клубнях картофеля сорта Лина обуславливали его лучшие вкусовые качества.

Возделывание картофеля не влияло на величину рН пахотного слоя чернозёма во всех вариантах опыта. Удобрения N80К160 достоверно увеличивали вынос обменных оснований и кальция только картофелем сорта Лина, а N80Р80К160-удобрения повышали содержание и долю обменного кальция в пахотном слое почвы. Содержание и запасы гумуса в чернозёме выщелоченном не изменялись во всех вариантах опыта. Содержание N, Р и мелкой пыли в почве при выращивании картофеля имеет высокую прямую связь с углеродом – r = 0,97; 0,95 и 0,98 соответственно. Валовой азот тесно связан с фосфором и содержанием мелкой пыли – r = 0,99; 0,97, а валовой фосфор – со средней и мелкой пылью – r = 0,991 0,97. Выращивание картофеля без удобрений уменьшало на 11-23% содержание нитратного азота в почве. Удобрения поддерживали его количество в пахотном слое у Лины и увеличивали на 32 и 52% у Беллы, но обеспеченность растений азотом не достигала оптимального уровня (рис. 8).

Рис. 8 – Изменение содержания нитратного азота в слое 0-20 и 0-40 см чернозёма выщелоченного при внесении удобрений под картофель