Последействие известкования и длительного внесения удобрений на динамику физико-химических свойств светло-серой лесной почвы

СВОЙСТВА ПОЧВ И ИХ ПЛОДОРОДИЕ

УДК 631.82

ПОСЛЕДЕЙСТВИЕ ИЗВЕСТКОВАНИЯ И ДЛИТЕЛЬНОГО ВНЕСЕНИЯ УДОБРЕНИЙ НА ДИНАМИКУ ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИХ СВОЙСТВ СВЕТЛО-СЕРОЙ ЛЕСНОЙ ПОЧВЫ

Н.А. Корченкина, к.б.н., А.И. Гувеннов, к.с.-х.н., Ю.А. Богомолова, к.с.-х.н., Р.М. Махалов

Нижегородский НИИ сельского хозяйства, e-mail: nnovniish@rambler.ru

Изложены результаты многолетних (1978-2015 гг.) исследований по влиянию систематического внесения возрастающих доз минеральных удобрений на фоне последействия известкования на физико-химические свойства светло-серой лесной почвы. Двухфакторный опыт проведен в условиях стационара Нижегородского НИИСХ в трехкратной повторности. Установлено, что положительное действие известкования на кислотность почвы проявляется в течение восьми лет (Iротация севооборота). Через 16 лет после внесения доломитовой муки (IIротация) действие известкования составило 2/3 от первоначального. К концу IV ротации наибольшая эффективность от последействия мелиоранта отмечалась при дозе 1,5 Нг. Значение обменной кислотности с момента закладки опыта до конца IV ротации севооборота поддерживалось на одном уровне (среднекислая почва) дозами доломитовой муки 2,0-2,5 Нг при внесении умеренных доз минеральных удобрений. Физико-химические показатели почвы в опыте изменялись с повышением дозы удобрений: гидролитическая кислотность к 2015 г. возросла до 5,3 мг-экв/100 г почвы, а сумма поглощенных оснований снизилась до 6,8 мг-экв/100 г почвы. По мере увеличения количества внесенной извести отмечено снижение концентрации подвижного алюминия в почве, а на фоне минеральных удобрений ее увеличение.

Ключевые слова: стационарный опыт, светло-серая лесная почва, физико-химические свойства почвы, известкование, минеральные удобрения.

AFTEREFFECT OF LIMING AND LONG-TERM APPLICATION OF FERTILIZERS ON DYNAMICS OF PHYSICAL-CHEMICAL PROPERTIES OF LIGHT-GREY FOREST SOIL

PhD. N.A. Korchenkina, PhD. A.I. Guvennov, PhD. Yu.A. Bogomolova, R.M. Makhalov

Nizhniy Novgorod Scientific-Research Institute for Agriculture, e-mail: nnovniish@rambler.ru

In article presents the results of long-term (1978-2015) researches on studying of influence of systematic introduction of the increasing doses of mineral fertilizers against an aftereffect of the lime application which is carried out agronomical are stated by the proved and raised doses on the physical-chemical properties of the light gray forest soil. Two-factor experience conducted in a hospital of the Nizhniy Novgorod Scientific-Research Institute for Agriculture in triplicates. It is established that positive action of lime application on acidity of the soil is shown within eight years after its carrying out (the I rotation of a crop rotation). In 16 years after introduction of dolomite powder (the II rotation of a crop rotation) action of lime application made 2/3 from initial. By the end of the IV rotation the greatest efficiency from an aftereffect of an ameliorant was noted at a dose of 1,5 H.a. Values of exchange acidity from the moment of laying of experience until the end of the IV rotation of a crop rotation were maintained at one level (average acid soil) by doses of dolomite powder of 2,0-2,5 H.a. at introduction of moderate doses of mineral fertilizers. Physical-chemical characteristics of soil in the experiment were changed with increasing doses of fertilizers: the hydrolytic acidity by 2015 has increased to 5.3 mEq/100 g of soil, and the amount of absorbed bases decreased to 6.8 mEq/100 g of soil. In process of increase in amount of the brought lime decrease in concentration of mobile aluminum in the soil, and against mineral fertilizers its increase is noted.

Keywords: stationary experience, light gray forest soil, physical-chemical properties of soil, liming, mineral fertilizers.

Избыточная кислотность почвы - одна из глав- проблема кислых почв имеет огромное значение, ных причин низкой продуктивности сельскохозяй- т.к. они занимают обширные площади сельскохо-ственных культур. Для Нижегородской области зяйственных угодий. Согласно данным ФГБУ ЦАС

«Нижегородский», в последние годы количество кислых почв в области увеличилось на 120 тыс. га, причем возросла доля сильно- и среднекислых почв. При этом средневзвешенное значение кислотности снизилось на 0,1 ед. и составляет 5,3 ед. рН [1]. Ведущим и традиционным мероприятием на кислых почвах служит известкование [2-7]. Однако, зачастую длительное применение извести без других удобрений после первого периода высокого положительного влияния на плодородие почвы может привести в дальнейшем к некоторому его понижению. В связи с этим большое значение приобретают вопросы оптимизации питания растений при совместном использовании различных доз минеральных удобрений и известковых мелиорантов.

Цель работы - изучение эффективности разового известкования (перед закладкой опыта) и систематического применения минеральных удобрений на динамику основных физико-химических показателей светло-серой лесной почвы в условиях Нижегородской области.

5

К 4

а

3 2 1

Объекты и методы. Исследования проводили в условиях стационарного полевого опыта, заложенного в трехкратной повторности на опытном поле Нижегородского НИИСХ. Схема опыта включает шесть градаций по фактору «известкование» с шагом 0,5 Нг (0; 0,5; 1,0; 1,5; 2,0; 2,5) и четыре градации по фактору «NPK» ((NPK)0, (NPK)i - базовая доза, (NPK)2 - повышенная доза, (NPK)3 - высокая доза). Средняя насыщенность минеральными удобрениями за ротацию составляет на фоне (NPK)1 -N35,6P4i,2K58,i, на фоне (NPK)2 - N7i,2P82,4Kii6,2, на фоне (NPK)3 - Ni06,8Pi23,6Ki74,3.

Исследования проводили в 8-мипольном севообороте со следующим чередованием культур: ячмень - однолетние травы с подсевом многолетних трав - мн. травы I г.п. - мн. травы II г.п. - мн. травы III г.п. - озимая пшеница - картофель - кукуруза. В 20i7 г. завершится V ротация севооборота.

Светло-серая лесная среднесуглинистая почва на момент закладки опыта имела следующую характеристику: pHkci - 5,0; Нг - 2,8 мг-экв/!00 г почвы;

1986 г.

2010 г.

iü Контроль ^Са 1,5 г.к.

Ч Са 0,5 г.к. ШСа 2,0 г.к.

Са 1,0 г.к. ^Са 2,5 г.к.

Контроль Са 0,5 г.к. Са 1,0 г.к. Са 1,5 г.к. Ш Са 2,0 г.к. N Са 2,5 г.к.

а

Ü Контроль iv Са 0,5 г.к. Са 1,0 г.к. Са 1,5 г.к. & Са 2,0 г.к. Са 2,5 г.к.

в г

Рис. 1. Динамика обменной кислотности светло-серой лесной почвы с учетом последействия известкования и применения минеральных удобрений в дозах: а - (№К)о; б - (ОТКЬ; в - (№К)2; г - (№К)з

7

7

6

6

5

4

3

2

1

0

0

1978 г

1994 г

2002 г

2015 г

1978 г.

1986 г

1994 г.

2002 г

2010 г.

2015 г

б

4

Р2О5 - 214 и К2О - 130 мг/кг почвы (по Кирсанову); гумус - 1,6%.

Минеральные удобрения вносили ежегодно под предпосевную культивацию в виде аммиачной селитры, двойного суперфосфата, хлористого калия. Доломитовая мука внесена в 1978 г. под вспашку.

Результаты. Известкование, проведенное весной 1978 г. по разным дозам доломитовой муки, уже к осени оказало положительное влияние на значение обменной кислотности, в результате чего почва из разряда слабокислой перешла в разряд близкой к нейтральной и нейтральной. Значительнее всего это проявилось в вариантах с внесением извести в дозе 1,5; 2,0 и 2,5 Нг (рис. 1).

Рассматривая динамику обменной кислотности светло-серой лесной почвы под влиянием последействия известкования и удобрений, видно, что известкование в период I ротации севооборота (1986 г.) сдвинуло реакцию почвенной среды с рН 4,7 до 5,5-6,4 ед. При повышении дозы извести более 1,0 Нг изменение рН произошло в пределах 1,01,1 ед. Применение минеральных удобрений без известкования за этот период оказало негативное влияние на реакцию почвенной среды и привело к ее подкислению на 0,4-0,6 ед. рН. С середины II ротации севооборота (через 12 лет) наметилась тенденция к подкислению почвы. Особенно заметно это проявилось по высокой дозе минеральных удобрений. В конце III ротации севооборота (2001 г.) по всем дозам известкования рН составила 5,0-5,2 ед., а по повышенному и высокому фонам минеральных удобрений она опустилась до 4,4 ед. По ротациям севооборота происходит постепенное снижение значимости фактора «известкование»: изменение pHkci зависело от дозы известкового материала через 8 лет после внесения на 93,5%; через 16 лет -на 67,1%; а начиная с 2002 г. - незначительно.

В конце IV ротации севооборота (2010 г.) на вариантах с дозами доломитовой муки 1,0-1,5 Нг кислотность почвы повысилась - при базовой дозе удобрений почва из слабокислой перешла в разряд среднекислой. В результате последействия известкования в дозе 1,0 Нг и применении повышенной дозы удобрений за ротацию севооборота почва из слабокислой перешла в разряд сильнокислой.

Сдерживающее влияние длительного последействия доломитовой муки на обменную кислотность почвы наблюдается при дозах по 2,0-2,5 Нг и при умеренных дозах (базовая и повышенная) минеральных удобрений. В вариантах с высокой дозой удобрений (КРК)з значения обменной кислотности соответствует сильнокислой реакции почвенной среды (за исключением варианта с последействием дозы известкового материала по 2,0 Нг). К середине V ротации севооборота (2015 г.) значения обменной кислотности продолжают снижаться, при этом интенсивность снижения выровнялась по всем вариантам и составляет в среднем 0,3-0,5 ед. рН.

Применение известкового материала оказало существенное влияние на изменение гидролитической кислотности светло-серой лесной почвы (табл. 1). Так, к концу 1978 г. после внесения мелиоранта ее значения заметно уменьшились, при этом скорость снижения была соразмерна дозам известкования. Как следует из представленных данных, гидролитическая кислотность почвы определяется количеством вносимых минеральных удобрений и практически не зависит от дозы извести, т.е. последействие известкования к середине V ротации севооборота проявляется слабо. Применение удобрений способствует ее повышению на 0,6, 1,2 и 1,4 мг-экв/100 г почвы соответственно на фоне базовой, повышенной и высоких доз удобрений. Наиболее динамично изменения гидролитической кислотности почвы проявились в I ротации севооборота. На рисунке 2 видно, что действие мелиоранта на данный показатель разделилось на два периода. Первоначально после внесения извести зафиксировано снижение кислотности почвы. Максимальное смещение в нейтральную сторону по дозам известкования более 0,5 Нг отмечалось во второй год внесения мелиоранта и держалось на таком уровне в течение семи лет. К концу I ротации отмечается постепенное подкисление почвы.

Известкование уже в первый год положительно влияло на накопление ионов Са и Mg (табл. 2). С увеличением дозы извести и уровня минерального питания сумма поглощенных оснований возрастает с 11,0-12,2 до 18,4-23,2 мг-экв/100 г почвы. Такая положительная динамика сохраняется в I и II рота-

1. Влияние длительного последействия различных доз извести и минеральных удобрений на изменение гидролитической кислотности с 1978 по 2014 г., мг-экв/100 г почвы

Дозы минеральных удобрений (А)* Дозы доломитовой муки по гид ролитической кислотности (В)**

0,0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5

1978 2015 1978 2015 1978 2015 1978 2015 1978 2015 1978 2015

(NPK)0 2,8 3,4 2,5 3,1 1,9 3,1 1,4 3,1 1,4 2,7 1,5 3,6

(NPK)1 2,6 4,0 2,2 3,4 2,6 3,4 1,9 3,0 3,5 3,3 2,7 3,2

(NPK)2 2,8 4,6 3,7 4,2 3,6 4,2 2,3 3,6 2,9 4,1 3,4 3,0

(NPK)3 2,6 4,8 2,6 3,9 2,5 4,7 3,4 5,3 2,8 3,7 2,6 4,5

*НСР05(А): 1978 г. - 0,28 мг-экв/100 г, 2015 г. - 036 мг-экв/100 г; **НСР05(В): 1978 г. - 0,26 мг-экв/100 г, 2015 г. - 0,29 мг-экв/100 г.

3 2,5 2

- контроль

Са 0,5 г.к.

Са 1,0 г.к.

5 6 7 8

годы первой ротации

Са 1,5 г.к. —Ж— Са 2,0 г.к. —•— Са 2,5 г.к.

Рис. 2. Динамика гидролитической кислотности под влиянием разных доз известкования в период первой ротации севооборота

2,5

1994 г. : Контроль Са 1,5 г.к.

2010 г. Са 0,5 г.к. $Са 2,0 г.к.

2015 г. ^ Са 1,0 г.к. i-Са 2,5 г.к.

С

4

3,5 3 2,5 2 1,5 1 0,5 0

5 4 3

1 0

С

1994 г. 2010 г. 2015 г.

Контроль^ Са 0,5 г.к.^ Са 1,0 г.к. Са 1,5 г.к. ^ Са 2,0 г.к.^ Са 2,5 г.к.

б

Контроль ^ Са 0,5 г.к. Са 1,0 г.к. Са 1,5 г.к. & Са 2,0 г.к. ^ Са 2,5 г.к.

в

Контроль ^ Са 0,5 г.к. > Са 1,0 г.к. Са 1,5 г.к. & Са 2,0 г.к. Са 2,5 г.к.

Рис. 3. Динамика содержания подвижного алюминия в светло-серой лесной почве с учетом последействия известкования и применением минеральных удобрений в дозах:

а) (NPK)0; б) (NPKh; в) (NPK)2; г) (NPK)3

циях севооборота, т.е. в течение 16 лет последей- выщелачивания обменных оснований и выноса с

ствия известкования. урожаем Ca2+ и Mg2+, в результате чего происходит

Начиная с III ротации севооборота (2002 г.) дей- снижение суммы обменных оснований: к IV рота-

ствие известкования ослабевает из-за процессов ции (2010 г.) ее значения достигают первоначаль-

2

1,5

1

0,5

0

а

8

7

6

5

4

3

2

1

0

1994 г

2010 г

2015 г

1994 г

2010 г

2015 г

г

2. Изменение суммы поглощенных оснований светло-серой лесной под влиянием минеральных удобрений (А) и

риантов характеризуется низким содержанием поглощенных оснований (до 6,8 мг-экв/100 г почвы). Характерно, что длительное внесение высоких доз КРК негативно влияло на данный показатель.

Кислотность почвы, наряду с водородом, обусловливает содержание в ней подвижного алюминия. Для многих культур избыточные его концентрации весьма токсичны, что обусловливает необходимость его контроля [8]. Наблюдения за динамикой подвижного алюминия в почве начаты с 1994 г. В этот период его значения измерялись в пределах от 0,02 до 0,12 мг/100 г почвы (рис. 3). Однако, по мере подкисления почвы увеличивается и содержание подвижных форм алюминия. К 2015 г. его значения варьировали от 0,77 мг/100 г почвы (первая опытная доза минеральных удобрений на почве, произвесткованной 1,5 дозой доломитовой муки) до 7,38 мг/100 г почвы (та же доза известкования, но при внесении максимальной дозы минеральных удобрений). По мере увеличения количества внесенной извести концентрация подвижного алюминия снижается, а на фоне удобрений - возрастает.

Таким образом, длительное применение минеральных удобрений способствует повышению обменной и гидролитической кислотности почвы, увеличению содержания подвижного алюминия и снижению насыщенности почв основаниями. Причем наблюдаемые изменения находятся практически в прямой зависимости от дозы NPK. При учете последействия известкования тенденция к снижению кислотности наиболее отчетливо проявляется в I ротации севооборота. При увеличении срока взаимодействия мелиоранта с почвой кислотность на произвесткованных вариантах восстанавливается: средняя скорость подкисления почвы для доз, рассчитанных по 0,5-2,5 Нг составляет соответственно от 0,3 до 0,1 ед. рН за ротацию севооборота.

последействия различных доз извести

Дозы извести по Нг (В) Годы

1978 1986 1994 2002 2010 2015

(NPK)0

Са 0 Нг 10,0 9,4 12,4 12,7 10,6 9,7

Са 0,5 Нг 11,0 13,0 12,3 12,5 11,3 10,3

Са 1,0 Нг 15,0 11,3 15,5 12,3 11,4 10,0

Са 1,5 Нг 18,0 16,5 17,8 13,2 12,9 10,0

Са 2,0 Нг 19,4 21,4 16,4 12,6 13,2 10,1

Са 2,5 Нг 18,4 26,3 19,4 14,8 11,1 10,5

(NPK)1

Са 0 Нг 11,4 9,9 16,4 11,7 9,6 8,1

Са 0,5 Нг 12,2 12,5 13,5 11,8 11,6 9,0

Са 1,0 Нг 13,2 13,0 14,7 13,3 12,5 10,8

Са 1,5 Нг 15,4 14,2 14,7 12,8 12,7 9,8

Са 2,0 Нг 17,0 16,4 17,1 11,5 10,7 9,1

Са 2,5 Нг 23,2 18,1 17,5 12,7 11,7 10,2

(NPK)2

Са 0 Нг 11,4 10,2 10,7 11,5 9,9 7,4

Са 0,5 Нг 12,0 13,5 15,7 11,8 10,5 8,3

Са 1,0 Нг 12,4 13,5 13,3 12,5 11,5 9,0

Са 1,5 Нг 13,4 17,5 16,1 12,6 11,0 9,7

Са 2,0 Нг 16,7 21,4 15,3 13,4 11,7 9,0

Са 2,5 Нг 21,0 18,1 15,1 12,9 11,7 10,1

(NPK)3

Са 0 Нг 11,2 10,1 14,2 11,6 9,0 7,2

Са 0,5 Нг 11,8 12,4 12,6 10,9 9,0 8,9

Са 1,0 Нг 11,8 13,4 15,9 11,8 9,4 6,8

Са 1,5 Нг 16,0 15,9 12,8 11,1 9,4 7,0

Са 2,0 Нг 20,6 20,5 17,0 11,9 11,0 8,7

Са 2,5 Нг 21,6 28,9 13,9 11,5 10,0 7,5

НСР05 (А) 0,56 0,84 0,62 0,80 0,66 0,75

НСР05 (В) 0,52 0,69 0,70 0,58 0,42 0,61

НСР05 (АВ) 1,21 2,04 2,11 1,96 1,73 1,50

ного уровня, а к 2015 г. почва на большинстве ва-

Литература

1. Абрамов А.И., Крымова Е.А. Состояние плодородия пахотных земель в Нижегородской области / Актуальные проблемы земледелия Евро-Северо-Востока РФ: сб. науч. трудов. - Нижний Новгород, 2013. - С. 15-23.

2. Шафронов О.Д., Темников В.Н. Результаты агроэкологического мониторинга пахотных почв Нижегородской области // Агрохимический вестник, 2008, № 6. - С. 3-6.

3. Шильников И.А., Сычев В.Г., Зеленов Н.А., Аканова Н.И., Федотова Л.С. Известкование как фактор урожайности и почвенного плодородия. - М.: ВНИИА, 2008. - 340 с.

4. Шильников И.А., Аканова Н.И. Темников В.Н. Значение известкования и потребность в известковых удобрениях // Агрохимический вестник, 2008, № 6. - С. 28-31.

5. Яппаров А.Х., Алиев Ш.А., Л. Биккинина М.-Х. Известкование выщелоченного чернозема местной доломитовой мукой и ее влияние на урожайность и качество сельскохозяйственных культур / Состояние и пути повышения эффективности агрохимических исследований в Поволжье: матер. науч.-метод. совещания. - М.: ВНИИА, 2010. - С. 125-137.

6. Чекмарев П.А., Лукманов А.А., Нуриев С.Ш., Гайров Р.Р. Состояние кислотности почв Республики Татарстан // Достижения науки и техники АПК, 2013, № 12. - С. 8-11.

7. Биккинина Л.М.-Х., Алиев Ш.А., Сидоров В.В. Улучшение структуры чернозема выщелоченного под вилянием известкования // Агрохимический вестник, 2016, № 3. - С. 11-14.

8. Карпова А.Ю., Исупов А.Н., Башков А.С., Бортник Т.Ю. Влияние известкования на содержание подвижных форм алюминия в дерново-подзолистой почве и урожайность полевых культур // Вестник Удмуртского университета, 2013, № 6-3. - С. 15-22.