Экономические и экологические проблемы систем удобрения в полевых севооборотах на дерново-подзолистых почвах

УДК 631.8.713

Алексей Иванов,

доктор сельскохозяйственных наук, профессор, заведующий лабораторией,

Агрофизический научно-исследовательский институт РАН, г. Санкт-Петербург, Вячеслав Воробьев,

кандидат сельскохозяйственных наук, доцент, декан факультета технологии животноводства и агроэкологии, Великолукская государственная сельскохозяйственная академия, г. Великие Луки

ЭКОНОМИЧЕСКИЕ И ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОБЛЕМЫ СИСТЕМ УДОБРЕНИЯ В ПОЛЕВЫХ СЕВООБОРОТАХ НА ДЕРНОВО-ПОДЗОЛИСТЫХ ПОЧВАХ

«><><><><><><><><><><><><><><><х><^

Проанализированы результаты четырех стационарных опытов, выполненных на базе полевых севооборотов на дерново-подзолистых почвах. Показано экономическое преимущество моноазотной системы удобрения для хорошо и среднеокультуренных почв (оплата 1 кг азота 8,5-19,3 зерновых единиц, уровень рентабельности - 112-147%). Вследствие высокого содержания в почве подвижных фосфатов (256 -599 мг Р2О5 в 1 кг) все культуры на фосфорное удобрение не реагировали. Положительное действие на урожай калийного удобрения стало проявляться с четвертой ротации зернопропашного севооборота. Введение в севооборот двух полей клевера лугового отрицательно сказывалось на окупаемости азотного удобрения, но способствовало стабилизации азотного и гумусного режимов почвы. На среднеокультуренной супесчаной почве калийное удобрение не уступало по эффективности азотному. Органическая система удобрения по окупаемости прибавками урожая единицы действующего вещества уступала минеральной незначительно, но весьма существенно по уровню рентабельности. Отрицательный баланс азота, фосфора и калия в системах удобрения сопровождался быстрой деградацией плодородия. За 21 год исследования почва самого экономичного варианта N90 _ 120 утратила 0,33% гумуса, 33 мг/кг легкогидролизуемого азота, 123 и 352 мг/ кг подвижного фосфора и калия; рНкс| снизился на 0,7.

S u m m a r y

Results of four field experiments, carried out on sod-podzol soils on the basis of field crop rotation system, have been analyzed. Economic efficacy of mononitric fertilization system for well- and mediumly-reclaimed soils has been proved (1 kg of nitric fertilizers - 8.5-19.3 grain units, profitability of 112-147%). Due to a high content of movable phosphates in the soil (256-599 mg of P2O5 per 1 kg) all crops did not show any response to phosphate fertilizers. Positive crop influence of the potassium fertilizer appeared beginning with the fourth rotation. Two fields of meadow clover introduced into the crop rotation affected negatively the economic efficacy of nitric fertilizers, still acting positively to stabilize nitric and humus soil state. Potassium fertilizer acted as effectively as the nitric one on mediumly-reclaimed soils. Organic fertilization system in its economic efficacy proved to be a little lower as compared with the mineral fertilizer system as regards the increase of the reactant per a crop unit, but much higher in the profitability level. The negative balance of nitrogen, phosphorus and potassium in fertilization systems led to a quick degradation of soil fertility. Twenty-one-year research showed that the most economic soil type of N90-120 lost 0.33% of humus, 33 mg/kg of easily hydrolyzable nitrogen, 123 and 352 mg/kg of movable phosphorus and potassium respectively; pHkcl lowered by 0.7..

Ключевые слова: окультуренность почвы, севооборот, система удобрения, экономическая эффективность, деградация плодородия.

Keywords: reclaimed soil state, crop rotation, fertilization system, productivity, fertility degradation.

Международный сельскохозяйственный журнал

ЭКОНОМИЧЕСКИЕ И ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОБЛЕМЫ СИСТЕМ УДОБРЕНИЯ В ПОЛЕВЫХ СЕВООБОРОТАХ НА ДЕРНОВО-ПОДЗОЛИСТЫХ ПОЧВАХ

Таблица

Агроэкологическая эффективность систем удобрения в полевых севооборотах

Варианты системы Среднего-доваядоза Интенсивность баланса, % Продуктивность севооборота Оплата 1 кг д.в., Ре» табель

удобрения удобрений, Среднего- прибавка з.е. ность,

кг/га N Р2О5 К2О довая, т/га з.е. т/га з.е. % %

Зернопропашной севооборот

Без удобрений N№0 0 0 0 5,5 - - - -

N90-120 86 0 0 7,7 2,2 40 19,3 147

N90-120^50^60 ^иР«)Кб0 84 110 33 8,0 2,5 45 10,7 56

НСР05 0,8

Плодосменный севооборот

Без удобрений N№0 0 0 0 4,4 - - - -

Навоз 40 т/га ^РзКв 53 120 65 5,3 0,9 20 42 18

МРКм^ т/га ^Р5зК93 50 110 65 5,5 1,1 25 52 33

навоза

НСР05 0,4

Зернопаротравяной севооборот

Без удобрений N№0 0 0 0 5,2 - - - -

Навоз 40 т/га N4^23^ 62 43 43 5,6 0,4 8 3,1 3

^Ки 40 т/га ВД23К57 57 41 41 5,7 0,5 10 39 21

навоза

N,,0 40 т/га навоза 55 0 0 5,6 0,4 8 85 112

НСР05 0,5

Звено полевого севооборота

Без удобрений N№0 0 0 0 2,4 - - - -

N50-120 N100^)^0 172 0 0 4,0 1,6 67 16,0 109

N90-120Р(50К60 ^00Р5ЯК0 172 240 0 4,1 1,7 71 10,6 66

N„^90 140 171 86 5,4 3,0 125 143 98

НСР05 0,3

В последние два десятилетия одной из главных проблем химизации земледелия стал расширяющийся диспаритет цен на удобрения и сельскохозяйственную продукцию [1-4]. Его следствие - многократное сокращение объемов применения туков и, в первую очередь, в полевых севооборотах. Так, в Псковской области их годовое внесение уменьшилось со 150 до 1,2-2,6 тыс. т д.в. По сути, кроме весенней подкормки озимых азотом полевые культуры удобрений не получают. Задача удешевления систем удобрения стоит перед земледельцами уже не первое десятилетие. Многолетние исследования в условиях Псковской области [57] показали, что одним из важнейших путей ее решения является агрохимически обоснованное применение удобрений в системе севооборотов.

В статье обобщаются результаты четырех стационарных полевых опытов, выполненных кафедрой агрохимии и почвоведения Великолукской ГСХА в 1987-2007 гг. Их общей целью был поиск приемлемых вариантов экономичных систем удобрения для полевых севооборотов на дерново-подзолистых почвах, то есть систем, рационально сочетающих вопросы экономики и экологии.

Методика исследований

Опыт 1 развернут в 1987 г. на базе интенсивного зернопропаш-ного севооборота «картофель ранний - рожь озимая - свекла кормовая - овес - кукуруза - ячмень» и выполнялся 3,5 ротации; опыт 2 - в плодосменном севообороте «картофель - ячмень + клевер

- клевер - клевер - свекла кормовая - овес» (1 ротация); опыт 3 -в зернопаротравяном севообороте «пар - рожь озимая + клевер

- клевер - клевер - картофель - ячмень - лен» (1,5 ротации);

опыт 4 - в звене севооборота «ячмень - свекла кормовая - лен».

Поскольку ресурсосбережение в системах удобрения практически не совместимо с требованием окультуривания слабоокульту-ренных почв, три первых опыта закладывались на хорошо окультуренной легкосуглинистой дерново-слабоподзолистой почве (рНкс| - 6,15-7,0; гумус - 2,18-2,71%, подвижные Р2О5 и К2О - 302-599 и 198-456 мг/кг соответственно); опыт 4 - на среднеокультуренной супесчаной почве (рНкс| - 5,86; гумус - 1,35%, подвижные Р2О5 и Кр - 256 и 108 мг/кг соответственно).

В опыте 1 в качестве средства ресурсосбережения была избрана мобилизация значительных почвенных запасов потенциально доступных растениям соединений фосфора и калия за счет внесения повышенной дозы азотного удобрения, в опытах 2 и 3, помимо этого, введением в севооборот двух полей лугового клевера.

Азотное удобрение в опыте 1 первые две ротации севооборота вносились в дозе 120 кг/га под все культуры, в последующем под пропашные - 120, под зерновые - 90 кг/га; в опыте 4 под лен -60, под кормовую свеклу и ячмень - 120 кг/га. Навоз в дозе 40 т/ га (опыты 2 и 3) вносился дважды за ротацию (под пропашные культуры и в пару), а эквивалентная по NРК доза минеральных удобрений делилась между пропашной и идущей следом зерновой культурой.

Площадь опытных делянок - 42-112 м2, повторность - трех-че-тырехкратная. Метод учета урожая - сплошной весовой. Статистическая обработка данных - дисперсионным методом.

Результаты исследований

В статье использована информация по основным изученным

№ 2/ 2016

вариантам системы удобрения, почти все из которых были дефицитными по азоту и калию, а ряд и по фосфору

Анализ полученных данных свидетельствует, что сформированные человеком, в основном за годы химизации сельского хозяйства, хорошо окультуренные дерново-подзолистые почвы обладают высоким потенциалом продуктивности. На соответствующем агротехническом фоне они были способны даже в отсутствие удобрений обеспечить среднегодовую продуктивность полевых севооборотов 4,4-5,5 т зерновых единиц (з.е.) с 1 га (у среднеокультуренной почвы этот показатель составлял только 2,4 т/га).

На таких почвах, особенно в севообороте без клевера, безоговорочным экономическим преимуществом обладала моноазотная система удобрения. В условиях зернопропашного севооборота на ее фоне 1 кг д.в. удобрения окупался 19,3 з.е., а уровень рентабельности составлял 147%. Введение в севооборот клевера способствовало улучшению азотного режима почвы, что негативно сказалось на агрономической эффективности моноазотной системы удобрения в опыте 3 (на 1 кг N получено 8,5 з.е.). Но, с другой стороны, это позволило вдвое снизить дозу азота и сохранить высокий уровень рентабельности (112%).

Стабильную положительную реакцию на азот всех не бобовых культур, несмотря на благоприятное гумусное и кислотно-основное состояние хорошо окультуренных почв, мы объясняем неудовлетворительностью гидротермических условий региона. Недостаток тепла при избытке влаги негативно сказывается на микробиологическом процессе минерализации органического вещества. Почти во все годы исследования содержание в почве минерального азота в начале вегетационного периода было ничтожно малым.

На фосфорное удобрение ни одна сельскохозяйственная культура не реагировала, что было вполне ожидаемо с учетом высокого содержания в почве подвижных фосфатов. А относительно устойчивое положительное действие калийного удобрения начало проявляться лишь в четвертой ротации зернопропашного севооборота, когда содержание подвижного калия снизилось относительно исходного в 2 раза. Интенсивной мобилизации почвенных запасов фосфора и калия способствовало азотное удобрение, на фоне которого коэффициент использования этих элементов возрастал в 1,5 раза.

Органическая (навозная) система удобрения по агрономической эффективности незначительно уступала эквивалентной ей по NРК минеральной, но по экономической -многократно. Причиной тому стала высокая затратность технологий применения навоза.

На среднеокультуренной дерново-подзолистой почве (опыт 4), бедной гумусом (а значит и азотом), относительные прибавки урожайности от азотного удобрения были даже выше, чем на хорошо окультуренной. Отсюда и высокий показатель рентабельности моноазотной системы удобрения (109%). Поскольку содержание подвижных фосфатов в этой почве было высоким (256 мг/кг), ни одна культура на фосфорное удобрение не реагировала. Калийное же удобрение почти не уступало азотному по эффективности, а на посевах кормовой свеклы даже превосходило. В результате уровень рентабельности варианта ^0-120Р60К90 был тоже весьма высоким (98%).

Таким образом, сложившееся сегодня направление химизации земледелия с ориентацией на практически одностороннее применение азотных удобрений с позиций экономики выглядит доста-

54

точно оправданным. Эти удобрения действительно эффективнее других видов на хорошо окультуренных, а в большинстве случаев и на среднеокультуренных дерново-подзолистых почвах. Слабо-окультуренные же в основной массе уже выведены из оборота.

Но у каждой системы удобрения есть еще и экологическая составляющая, пренебрегать которой можно лишь год-другой в каких-то чрезвычайных ситуациях. Последствия ресурсосбережения дорого обойдутся следующему поколению земледельцев. Особенно это касается хорошо окультуренных видов дерново-подзолистых почв, которые в силу оторванности от своей генетической природы являются неустойчивыми природно-антропогенными образованиями. Так, в зернопропашном севообороте за 21 год исследования почва экономически эффективного варианта системы удобрения (^0-120) утратила 0,33% гумуса, 33 мг/кг легкогидролизуемого азота, 123 мг/кг подвижного фосфора, 352 мг/кг подвижного калия; рНкс| снизился на 0,7 единицы. По всем агрохимическим показателям она перешла в категорию среднеокультуренных почв.

Введение в севооборот двух полей клевера лугового лишь частично решало проблему гумусного и азотного состояния почвы. В идеале это требовало двухкратного за ротацию внесения навоза (11-13 т в год на 1 га севооборотной площади). Хотя, как показано выше, вследствие высокой стоимости современной техники и ГСМ, органическая система удобрения затратнее минеральной.

Выводы

Соединяя экономическую и экологическую составляющую проведенных нами исследований можно сделать главный вывод, что сегодня усилия и самих аграриев, и государства должны быть направлены на ликвидацию острейшего дефицита баланса гумуса, азота, фосфора, калия и кальция. При строгом соблюдении научных основ системы удобрения безубыточность последней достижима, во всяком случае на достаточно окультуренных почвах.

Литература

1. Шафран С.А., Янишевский Ф.В. Агрохимическое обоснование применения калийных удобрений в Нечерноземной зоне России // Агрохимия. 1998. № 4. С. 5-17.

2. Минеев В.Г. Бычкова, Л.А. Состояние и перспективы применения минеральных удобрений в мировом и отечественном земледелии // Агрохимия. 2003. № 8. С. 5-12.

3. Шафран С.А. Динамика применения удобрений и плодородие почв // Агрохимия. 2004. № 1. С. 9-17.

4. Кудеяров В.Н., Семенов В.М. Оценка современного вклада удобрений в агрохимический цикл азота, фосфора и калия // Почвоведение. 2004. № 12. С. 1440-1446.

5. Иванов И.А. Пути повышения эффективности минеральных удобрений в условиях Северо-Запада РСФСР: дис. ... д-ра с.-х. наук. Великие Луки, 1989. 388 с.

6. Гаврилова Г.В., Воробьев В.А. Влияние уровня минерального питания и сорта на продуктивность овса // Инновационная наука и современное общество: сборник статей. Ч. 2. Уфа, 2015. С. 40-43.

7. Гаврилова Г.В. Влияние калийного удобрения на урожайность и качество зерна озимой тритикале // Общество, наука и инновации: сборник статей. Ч. 2. Уфа: Аэтерна, 2015. С. 79-81.

ftga@vgsa.ru

Международный сельскохозяйственный журнал