Агроэкологические аспекты повышения плодородия дерново-подзолистых почв

Академия имеет статус ведущего вуза в системе национального аграрного образования и является головной организацией по разработке новых учебных планов и программ для аграрных вузов республики.

БГСХА - единственный вуз в СНГ, который в 2003 г. повторно аттестован в Государственной инспекции при Министерстве образования Российской Федерации на право ведения образовательной деятельности в сфере профессионального образования.

А.Р. Цыганов, ректор, академик, д.с.-х.н., профессор, член- корреспондент НАН Беларуси, академик РАСХН, лауреат Государственной премии РБ и премии НАН РБ.

АГРОЭКОЛОГИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ ПОВЫШЕНИЯ ПЛОДОРОДИЯ ДЕРНОВО-ПОДЗОЛИСТЫХ ПОЧВ

Т.Ф. Персикова, д.с.-х.н., профессор Кафедра агрохимии

Работы по изучению приемов обогащения почвы органическим веществом в севооборотах разного типа приобрели большую актуальность в связи с задачами, стоящими перед сельским хозяйством по увеличению урожаев при одновременном сохранении почвенного плодородия.

Исследования по повышению плодородия за счет корневых и пожнивных остатков клевера лугового и люпина узколистного проводили в зернотравянопропашном севообороте на дерново-подзолистой сред-неоподзоленной почве, развивающейся на легком пылеватом лессовидном суглинке, подстилаемом моренным суглинком на глубине около 1м с прослойкой песка на контакте. Почва опытного участка слабокислая (рН 5,86,0), с низким содержанием гумуса (1,3%), среднеобеспеченная обменным калием (172 мг/кг почвы), подвижным фосфором (164 мг/кг почвы).

Для учета корневых и пожнивных остатков отбирали пробы на делянках по методу Н.З. Станкова (1964): за день до уборки клевера на зеленую массу и за неделю до уборки люпина на зерно. Учет количества надземных пожнивных остатков проводили при высоте среза растений 10 см. В отобранных пробах определяли общий азот, фосфор и калий по общепринятым методикам, а по окончании ротации севооборота в почве определяли агрохимические показатели.

В среднем за три года в варианте без удобрений при урожайности сена клевера за один укос 5,4 т/га масса пожнивно-корневых остатков (ПКО) составила 7,9 т/га, при урожайности зерна люпина 2,2-4,6 т/га. У клевера лугового при внесении Р40Кб0 + сапронит + квартазин масса ПКО составила 10,1 т/га. При ленточном внесении М30Р40К60 под люпин в среднем за три года урожайность увеличилась по сравнению с внесением этой дозы вразброс на 0,25 т/га, в этом же варианте больше и масса сухих ПКО (6,5 т/га). Используя данные опытов, был рассчитан средний коэффициент, позволяющий ориентировочно определять массу ПКО клевера лугового и люпина узколистного по урожаю их основной продукции. Расчеты показали, что для клевера лугового он составил на естественном фоне 0,68, при внесении удобрений - 0,75; люпина узколистного соответственно 0,47 и 0,54. Доля ПКО люпина к урожаю зерна колеблется от

1. Вклад органического вещества и азота

47 до 54 %. Наши расчеты показывают, что масса ПКО люпина на 48%, а клевера на 87% зависит от урожайности. Для люпина установлена прямая средняя (г = 0,69) корреляционная зависимость между этими показателями, у клевера сильная (г = 0,93).

Расчетные величины массы ПКО культур далеко не всегда корректны по конкретному полю и, кроме того, из учета обычно выпадают тонкие живые ^ < 1,5 мм) и отмершие корни, прижизненные корневые экссудаты и опад, клубеньки, высоко обогащенные углеродом и азотом.

Результаты исследований Е.П. Трепачева (1999) позволили рекомендовать ориентировочные поправочные коэффициенты на полноту учета органической массы и азота, поступающих в почву после бобовых предшественников, для зернобобовых - 1,4; многолетних трав -2,0. Умножая для данной группы бобовых учетную массу ПКО на соответствующий поправочный коэффициент, рассчитали полновесную величину органического вещества бобовых в почве. В варианте без удобрений после клевера она составила 15,8, люпина - 6,4 т/га и при оптимальных условиях питания соответственно 20,2 и 9,1 т/га (табл. 1).

Большую роль в изменении почвенного плодородия играет валовое содержание основных элементов питания в послеуборочных остатках. С пожнивно-корневыми остатками клевера без удобрений согласно расчетам запахивается 270 кг азота, 80 кг фосфора и 126 кг/га калия, с ПКО люпина соответственно 110, 20, 72 кг/га (табл. 1). При оптимальных условиях питания в почву с ПКО клевера поступает азота 441, фосфора 134, калия 285 кг/га, с ПКО люпина соответственно 199, 42, 122 кг/га. Учитывая, что 1 т полуперепревшего навоза содержит 5 кг азота, 2,5 кг фосфора и 6 кг калия (Ягодин, 1987) с ПКО клевера в почве остается количество №К эквивалентное внесению их с 35 т навоза, с ПКО люпина - 14 т. При оптимальных условиях питания клевера и люпина в почве на 1 га - количество №К эквивалентно соответственно содержанию их в 63 и 26 т навоза. Расчеты содержания общего азота в растительных остатках и коэффициентов азотфиксации клевера и люпина дают возможность получить представление об объемах поступления в почву симбиотического азота с органическим вещест-клевера и люпина в плодородие почвы

Вариант Масса сухих ПКО, т/га Количество органического вещества, т/га На 1 т урожайности органического вещества, т Содержание в ПКО, кг/га Коэффициент азотфиксации Количество симбиотического азота, кг/га

N Р2О5 К2О

Клевер

Без удобрений 7,9 15,8 2,93 270 80 126 0,52 140

Р40К60 + сапронит + квартазин 10,1 20,2 2,66 441 134 285 0,67 295

Люпин

Без удобрений 4,6 6,4 2,91 110 20 72 0,66 73

1Ч30Р40К60 лентами 6,5 9,1 2,94 199 42 122 0,70 139

2. Осталось в почве элементов питания с пожнивно-корневыми остатками (ПКО) клевера и

Вариант Урожайность, т/га Содержание в ПКО, кг/т основной продукции Доля симбиотического азота, % Симбиотический азот, оставшийся в почве, кг/т

N Р2О5 К2О

Клевер

Без удобрений 5,4 50,0 14,8 23,3 52 26

Р40К60 + сапронит + квартазин 7,6 58,0 17,6 37,5 67 39

е со н и п 2 рно)

Без удобрений 2,2 50,2 8,9 32,5 66 33

1Ч30Р40К60 лентами 3,1 64,2 13,5 39,4 70 45

вом клевера и люпина (табл. 1). Доля симбиотического в общем поступлении азота выше на удобренных вариантах, чем на неудобренных. Его количество колеблется от 140 до 295 кг/га после клевера и от 73 до 139 кг/га после люпина. Таким образом, с улучшением условий питания увеличивается количество фиксированного азота в ПКО. Следовательно, в почву поступает в расчете на 1 га значительное количество общего и симбиотического азота, без учета которого нельзя правильно построить баланс азота и обосновать дозы азотных удобрений в системе удобрения культур севооборота.

При расчетах баланса азота важно не общее накопление фиксированного азота бобовыми растениями, а та доля его, которая остается с корнями и пожнивными остатками в почве на единицу урожая. Расчеты показали, что в 1 т основной продукции с корневыми и пожнивными остатками в почве после клевера при урожайности сена 5,4-7,6 ц/га симбиотического азота в зависимости от условий питания остается 26 и 39 кг, что эквивалентно внесению 76 и 115 кг/га аммиачной селитры. После люпина на зерно при урожайности 2,2 и 3,1 т/га -33 и 45 кг, что эквивалентно внесению 97 и 132 кг/га аммиачной селитры (табл. 2).

Из приведенных данных следует, что обеспечение почвы органическим веществом за счет ПКО клевера и люпина зависит от уровня их питания в течение вегетации. По истечении первой ротации зернотравянопропашного севооборота произошло улучшение агрохимических свойств почвы в вариантах без удобрений, что очень важно с точки зрения последействия предшественников при биологизации земледелия. На неудобренных вариантах, например, после клевера заметно снизилась гидролитическая кислотность (до 1,47 против 2,10 мг-экв/100 г почвы), изменилась обменная кислотность рНка (6,03 против 5,80), возросла степень насыщенности почвы основаниями (86 против 79 %), увеличилось на 52 мг/кг почвы содержание подвижного фосфора

(табл. 3). Согласно расчетам ежегодный прирост подвижного фосфора после люпина составил 12,4, клевера 10,8 мг/кг почвы.

Увеличение количества подвижного фосфора в варианте без удобрений можно объяснить деятельностью корневой системы растений и известкованием, способствующим переводу труднодоступных соединений в усвояемые. Возможно в этом случае сказалась биологическая особенность люпина, который способен не только усваивать труднодоступный фосфор, но и «перекачивать» его из нижележащих горизонтов в верхние.

Действие удобрений на кислотность почвы в наших исследованиях зависело от предшествующей культуры (табл. 3). После клевера и люпина, например, обменная кислотность во всех вариантах практически не изменилась и была близка к исходной (рН 5,8-6,0). При органоминеральной и органической системах удобрения положительное влияние предшественника на произвесткованном фоне сохранялось в течение пяти лет, что привело к значительному снижению гидролитической кислотности почвы (1,04 и 1,18 против 2,10 мг-экв/100 г почвы), увеличению степени насыщенности почвы основаниями (89 и 91 против 78,8 %).

Поглотительная способность определяет многие свойства почв, обусловливает «устойчивость» к воздействию веществ, поступающих извне, т.е. загрязнителей (Романова, Вахненко, 2001). К концу ротации севооборота емкость поглощения увеличилась с 9,0 до 11,6 мг-экв/100 г почвы.

В результате исследований установлено, что в зерно-травяно-пропашном севообороте по окончании первой ротации в вариантах без удобрений произошло некоторое увеличение содержания гумуса на 0,01; 0,02; 0,06 % по сравнению с исходной почвой в полях, где циклозакрывающими культурами были яровая пшеница, люпин и клевер (табл. 3).

3. Влияние систем удобрения культур севооборота на агрохимические показатели

дерново-подзолистой легкосуглинистой почвы

Вариант рНксі Нг 8 Т V, % О К О С'І Р Гумус, %

мг-экв/100 г почвы мг/кг почвы

После люпина

Без удобрений 6,00 0,59 10,7 11,29 93 225 157 1,32

Минеральная система удобрения 5,80 1,30 10,1 11,40 89 272 197 1,54

НСР05 0,07 0,02 0,24 - - 12,3 23,7 0,02

После яровой пшеницы

Без удобрений 6,00 0,99 8,0 8,99 89 250 162 1,31

Органо-минеральная система удобрения 5,89 1,16 9,4 10,56 89 296 186 1,46

Минеральная система удобрения 5,88 1,25 10,1 11,35 89 283 174 1,53

НСР05 0,05 0,03 0,16 - - 9,2 8,7 0,03

После клевера

Без удобрений 6,03 1,47 9,0 10,49 86 218 169 1,36

Минеральная система удобрения 5,90 1,81 8,9 10,74 83 244 183 1,58

НСР05 0,08 0,04 0,15 - - 12,5 10,2 0,02

После картофеля

Без удобрений 6,05 1,50 12,2 13,70 89 230 114 1,28

Органическая система удобрения 6,08 1,06 11,6 12,70 91 246 184 1,30

Органо-минеральная система удобрения 6,02 1,04 11,2 12,20 92 258 183 1,30

Минеральная система удобрения 5,96 1,09 11,2 12,30 91 240 169 1,30

НСР05 0,04 0,02 0,3 - - 8,2 10,4 0,02

После озимой пшеницы

Без удобрений 6,05 0,93 13,2 14,13 93 206 165 1,30

Органо-минеральная система удобрения 6,08 1,18 9,5 10,68 89 212 185 1,30

Минеральная система удобрения 5,93 1,18 10,9 12,08 90 206 180 1,32

НСР05 0,04 0,01 0,23 - - 3,2 5,1 0,02

Содержание гумуса на уровне исходной величины (1,30%) осталось после озимой пшеницы и уменьшилось на 0,02% после картофеля. Применение удобрений на фоне последействия ПКО положительно влияло на содержание гумуса в почве: при минеральной системе удобрения яровой пшеницы оно увеличилось на 0,16%, клевера - на 0,28%, люпина - на 0,24 %, органоминеральной системе удобрения яровой пшеницы - на 0,23%, озимой пшеницы - на 0,02%.

ПКО предшественников и внесение удобрений в наших опытах заметно повышали подвижность фосфатов (табл. 3). К концу первой ротации пятипольного севооборота содержание подвижного фосфора в пахотном горизонте почвы при минеральной, органо-минеральной и органической системе удобрения существенно увеличилось. Так, при органо-минеральной системе после раннеспелого картофеля его содержание составило 258 мг/кг, после яровой пшеницы - 296, озимой пшеницы -212, при минеральной системе после люпина - 272, после клевера - 244 мг/кг почвы. Средний ежегодный прирост подвижного фосфора при применении минеральных удобрений после люпина составил 9,4, после клевера 5,2 мг/кг почвы.

Количество обменного калия на неудобренных вариантах к концу 5-го года исследований снизилось в среднем на 11% по сравнению с исходным содержанием. Это

связано с тем, что потребность в калии у большинства культур севооборота выше, чем в фосфоре.

Содержание обменного калия в почве после клевера и люпина существенно увеличивается при применении удобрений соответственно на 40 и 14 мг/кг почвы, т.е. ежегодный прирост составил 8 и 2,8 мг/кг почвы. На содержание калия влияли, как предшественники, так и система удобрения культур севооборота. После яровой пшеницы (предшественник люпин) при органоминеральной системе удобрения ежегодный прирост калия составил 4,8 мг/кг почвы, при минеральной он остался на уровне исходной величины. Последействие бобовых предшественников несколько стабилизировало содержание обменного калия в почве, о чем свидетельствует его количество после ротации севооборота. Следовательно, с точки зрения ресурсосберегающих технологий при биологизации земледелия с учетом последействия бобовых предшественников дозы азотных и фосфорных удобрений при органической, минеральной и органо-минеральной системе удобрения можно уменьшать, но применение калийных удобрений обязательно при любой системе, т.к. недостаток их может привести к снижению плодородия почвы по этому элементу.

Таким образом, введение в севооборот клевера и люпина оказывает влияние на повышение плодородия дерново-подзолистой легкосуглинистой почвы.