Влияние длительного применения систем удобрения на баланс биогенных элементов в зернопропашном севообороте на дерново - подзолистой почве

МЕЖДУНАРОДНЫЙ НАУЧНЫЙ ЖУРНАЛ «СИМВОЛ НАУКИ» №03-3/2017 ISSN 2410-700Х

19) Пистунович, В. В. Изменчивость Lymnaea stagnalis L. (Gastropoda) реки Таштып (речная система Енисея) [Текст] / В. В. Пистунович // Новая наука: Современное состояние и пути развития: Международное научное периодическое издание по итогам Международной научно-практической конференции (г. Оренбург, 09 апреля 2016 г.). - Стерлитамак, 2016. - Ч. 2. - С. 10-11.

20) Смирнова, Е. С. Размерно-возрастная изменчивость Lymnaea stagnalis (Gastropoda) из водоёма Парка культуры и отдыха города Абакана (Республика Хакасия) [Текст] / Е. С. Смирнова // Результаты научных исследований: сборник статей Международной научно-практической конференции (15 февраля 2016 г., г. Тюмень). - Уфа, 2016. - Ч. 4. - С. 42-44.

21) Шурышев, Е. Ю. Биологическая инвазия рака Astacus leptodactylus (Crustacea) в водоёмы Хакасии и юга Красноярского края [Текст] / Е. Ю. Шурышев // Экология России и сопредельных территорий: материалы XXI Международной экологической студенческой конференции. - Новосибирск, 2016. - C. 89.

22) Шурышев, Е. Ю. О катастрофических последствиях паводка на р. Абакан для колоний ласточки-береговушки Riparia riparia (Республика Хакасия) [Текст] / Е. Ю. Шурышев // Экология Южной Сибири и сопредельных территорий. - 2016. - Вып. 20. - Т. I. - С. 71.

23) Щетинин, И. И. Об изменчивости раковины Lymnaea ovata (Gastropoda) из безымянного водоёма бассейна реки Аскиз (Республика Хакасия) [Текст] / И. И. Щетинин // Экология Южной Сибири и сопредельных территорий. - 2016. - Вып. 20. - Т. I. - С. 72.

24) Malikov, D. G. The large mammals of North-Minusinsk basin in the Last Glacial period [Текст] / D. G. Malikov // Quaternary International 420. - 2016. - Pp. 208-220, doi.org/10.1016/j.quaint.2015.10.055

25) Ratajczak, U. Quaternary skulls of the saiga from Eastern Europe and Siberia. Saiga borealis versus Saiga tatarica - one species or two? [Текст] / U. Ratajczak, A. V. Shpansky, D. G. Malikov, K. Stefaniak, A. Nadachowski, P. Wojtal, B. Ridush, T. V. Krakhmalnaya, V. Stepanchuk, P. Mackiewicz // Quaternary International 420. - 2016. - Pp. 329-347, doi.org/10.1016/j.quaint.2015. 09.040

Список использованной литературы:

1. Асочаков, А. А. Библиографический список работ по материалам коллекций Зоологического музея Хакасского государственного университета им. Н. Ф. Катанова [Текст] / А. А. Асочаков, С. В. Драган // Вестник Хакасского государственного университета им. Н. Ф. Катанова. - Абакан, 2015. - № 14. - С. 15-19.

2. Ratajczak, U. Quaternary skulls of the saiga from Eastern Europe and Siberia. Saiga borealis versus Saiga tatarica - one species or two? [Текст] / U. Ratajczak, A. V. Shpansky, D. G. Malikov, K. Stefaniak, A. Nadachowski, P. Wojtal, B. Ridush, T. V. Krakhmalnaya, V. Stepanchuk, P. Mackiewicz // Quaternary International 420. - 2016. - Pp. 329-347, doi.org/10.1016/j.quaint. 2015. 09.040

© Асочаков А. А., Драган С. В., 2017

УДК 574.4;631.82:631.86:631.582

Екатерина Ивановна Золкина

научный сотрудник ФГБНУ ВНИИОУ, Владимирская область, Судогодский район,

д. Вяткино, РФ. E - mail: Zolkina.katerinka@mail.ru

ВЛИЯНИЕ ДЛИТЕЛЬНОГО ПРИМЕНЕНИЯ СИСТЕМ УДОБРЕНИЯ НА БАЛАНС БИОГЕННЫХ ЭЛЕМЕНТОВ В ЗЕРНОПРОПАШНОМ СЕВООБОРОТЕ НА ДЕРНОВО - ПОДЗОЛИСТОЙ ПОЧВЕ

Аннотация

В длительном полевом опыте изучена эффективность минеральной, органической и

_МЕЖДУНАРОДНЫЙ НАУЧНЫЙ ЖУРНАЛ «СИМВОЛ НАУКИ» №03-3/2017 ISSN 2410-700Х_

органоминеральной систем удобрения в зернопропашном севообороте на дерново-подзолистой супесчаной почве Нечерноземной зоны. Установлено, что оптимальным было применение органоминеральной системы удобрения (10 т/га навоза + N50P25K60), которая обеспечила в 10 ротации продуктивность зернопропашного севооборота на уровне 35 ц.з.е./га, с окупаемостью 1кг NPK 7,4 кг.з.е., при интенсивности баланса по азоту 230%, фосфору - 185 и калию 214%. Применение удобрений увеличивает емкость биологического круговорота углерода в агроценозах.

Ключевые слова

Система удобрения, продуктивность, баланс, питательные вещества, дерново-подзолистая почва,

севооборот

Дерново-подзолистые почвы занимают более половины территории области и насчитывают 60,8% всей территории области. Характерной особенностью легких почв является низкое содержание в них органического вещества и основных элементов минерального питания, повышенная кислотность, низкая емкость [1, с.41-50; 2, с.16].

Применение систем удобрения в агроценозе с учетом состояния баланса биогенных элементов позволяет не только получать планируемые урожаи сельскохозяйственных культур, но и способствуют воспроизводству плодородия почвы. Регулирование биологического круговорота веществ в земледелии -важнейшая функция агрохимии по воспроизводству плодородия почв и решению агроэкологических проблем в агроэкосистеме [3, с.3-6].

Особый интерес представляют исследования баланса питательных веществ в длительных стационарных опытах с удобрениями. В них учитываются многолетнее внесение по ротациям севооборота различных питательных элементов с удобрениями и вынос их с урожаями. Поэтому важно правильно управлять круговоротом питательных веществ в земледелии и создавать их активный баланс, применением минеральных удобрений, предотвращая их потери в окружающую природную среду [4, с.143].

Применение же минеральных удобрений направляет весь круговорот биогенных элементов по расширенной спирали.

Цель работы - установить влияние различных систем удобрения на продуктивность севооборота, определить баланс питательных веществ, обеспечивающий сохранение и повышение почвенного плодородия.

Методика исследования

Исследования по влиянию различных систем удобрения на продуктивность севооборота и плодородие дерново-подзолистой супесчаной почвы проводили в длительном стационарном опыте на опытном поле ВНИИОУ, расположенном в северо-восточной части Мещерской низменности вблизи п. Вяткино Судогодского района Владимирской области.

Опыт был заложен в 1968-1969 гг. в севообороте с чередованием культур однолетний люпин -озимая пшеница - картофель - ячмень. В опыте изучали эффективность трех систем удобрения: органической, минеральной и органоминеральной при 2 уровнях удобренности, эквивалентных по количеству питательных веществ среднегодовому внесению 10 и 20т навоза на 1га. Схема опыта включала следующие варианты: без удобрений, навоз 10 т/га (1 доза), навоз 20 т/га (2 дозы), N50P25K60 (эквивалентно 1 дозе навоза), навоз 5 т/га + N25P12K30 (эквивалентно 1 дозе навоза), навоз 10 т/га + N50P25K60 (эквивалентно 2 дозам навоза), N100P50K120 (эквивалентно 2 дозам навоза). Повторность -четырехкратная, размер делянок 161 м 2 (7*23 м 2). Опыт входит в Географическую сеть опытов с удобрениями России.

В статье представлены данные за 10-ю ротацию севооборота (2010-2014гг.). многолетние исследования позволяют определить основные составляющие баланса в агроценозах, прогнозировать изменение плодородия почв, оценить экологические последствия применения удобрений. Расчет баланса азота, фосфора и калия слагается из ряда трудно учитываемых статей. В приходной части принимали во внимание поступление с удобрениями, семенами, атмосферными осадками, а также поступление азота за счет симбиотической азотфиксации однолетним люпином. В расходную часть включали вынос с

_МЕЖДУНАРОДНЫЙ НАУЧНЫЙ ЖУРНАЛ «СИМВОЛ НАУКИ» №03-3/2017 ISSN 2410-700Х_

отчуждаемой частью урожая. Содержание элементов питания в основной и побочной продукции, а также в почве определяли в лаборатории массовых анализов института согласно общепринятым ГОСТам.

Почва опытого участка - дерново - подзолистая супесчаная, средней степени окультуренности. Перед закладкой опыта в пахотном (0-20 см) слое содержалось: гумуса 1,05 - 1,17%, подвижного фосфора (по Кирсанову) - 14-25 мг/кг, обменного калия (по Масловой) - 63-104 мг/кг, рН 6,2-6,5, гидролитическая кислотность - 1,0-2,2 мг.-экв/100г.

Известно, что климатические условия во многом определяют уровень усвоения растениями элементов минерального питания и интенсивность продукционного процесса культур [5,20-28]. В годы исследований метеорологические условия были контрастными для Центрального Нечерноземья и Мещерской низменности. Два года соответствовали средним многолетним нормам и три года -засушливые, что может быть отнесено на глобальное потепление и отрицательно сказались на продуктивности сельскохозяйственных культур.

Метеорологические условия вегетационных периодов 2012-2014гг. в целом благоприятствовали росту и развитию растений, за исключением 2010г, который был острозасушливым. Вследствие этого вместо запланированных урожаев сельскохозяйственных культур 45-50 ц/га, не было получено достигнутых результатов.

Рассматривая влияние различных систем удобрения по действию на продуктивность культуры зернопропашного севооборота за 10-ю ротацию, следует отметить, что при средних дозах внесения удобрения органоминеральная и минеральная система были равноценны, а при повышенных дозах эффективность этих систем в 1,2-1,3 раза больше. Прибавка урожая при этом составила, 90-138% соответственно (таб. 1). Органическая система удобрений, при средних дозах их внесения, по действию на урожайность культур уступала минеральной, особенно на зерновых, где разница в урожаях была статистически достоверной. Прибавки урожая от использования органоминеральной системы удобрений средних доз в целом за севооборот, были равны прибавкам от использования минеральной 13,0-13,3 ц.з.е./га.

Таблица 1

Влияние различных систем удобрений на урожайность сельскохозяйственных культур в 10 ротации, ц/га

Система удобрений Культуры Среднегодовая продуктивность севооборота ц з.е./га Прибавка урожая

Однолетний люпин (зеленая масса) Озимая пшеница (зерно) Картофель (клубни) Ячмень (зерно) ц.з.е./г а %

Без удобрений 103 14,7 68,0 6,4 14,5 - -

Органическая (навоз 10 т/га) 107 23,8 107,5 9,6 21,0 6,5 45

Органоминеральная (навоз 5 т/га + Ю5Р12К30) 120 29,1 142,5 14,7 27,5 13,0 90

Минеральная (Ш0Р25К60) 109 28,6 166,5 15,2 27,8 13,3 92

Органическая (навоз 20 т/га) 123 29,9 133,0 11,2 26,2 11,7 81

Органоминеральная (навоз 10 т/га + Ш0Р25К60) 135 32,1 209,0 18,6 34,5 20,0 138

Минеральная (Ш00Р50К120) 158 27,6 191,5 21,0 33,8 19,3 133

НСР 095 ц/га 26,6 4,2 57,1 4,7

В 10-й ротации из-за сильной засухи 2010, 2011 и 2013гг. резко снизилась урожайность сельскохозяйственных культур. Урожайность однолетнего люпина в среднем за ротацию снизилась на 27%, чем в годы с повышенным увлажнением; озимой пшеницы, возделываемой по люпину на 25%. Прибавка урожая картофеля была 3,1 раза ниже, чем в годы увлажнения; ячменя, соответственно в 3,3 раза.

_МЕЖДУНАРОДНЫЙ НАУЧНЫЙ ЖУРНАЛ «СИМВОЛ НАУКИ» №03-3/2017 ISSN 2410-700Х_

При использовании удобрений в повышенных дозах эффективность органоминеральной системы удобрений на озимой пшенице и картофеле была одинаковой, на ячмене и однолетнем люпине более высокая урожайность получена, при внесении минеральных удобрений, соответственно 21,0 - 158 ц/га. В среднем за 10-ю ротацию продуктивность севооборота по органической системе удобрений оказалась ниже минеральной на 6,8-77,6 ц.з.е./га или на 1,6 - 2,0%. Несмотря на неблагоприятные погодные условия, внесение удобрений в повышенных дозах отчетливо выявляется преимущество органоминеральной системы удобрений. В среднем за три последние ротации севооборота, прибавка урожая от сочетания навоза и минеральных удобрений, была выше, по сравнению с органической системой удобрений на 1,9 ц.з.е./га, по сравнению с минеральной на 1,0 ц.з.е./га. увеличение доз удобрений с 270 до 405 кг NPK не приводило к существенному росту продуктивности севооборота (таб. 2).

Наблюдается рост прибавок урожая от удобрений, долевого участия удобрений в формировании урожая, а также оплаты 1кг NPK продукцией з последние 3 ротации. В 10-й ротации севооборота из-за сильной засухи оплата удобрений урожаем оказалась на уровне первой ротации (таб. 3).

Таблица 2

Влияние различных систем удобрений на среднегодовую продуктивность севооборота

(однолетний люпин- озимая пшеница - картофель - ячмень) ц з.ед/га по ротациям

Система удобрений Ротация (2002-2014 гг.) В среднем за 3 ротации севооборота, 2002-2014г Прибавка урожая от удобрений, ц з.е./га

первая (1968г.) восьмая девятая десятая

Без удобрений 30,3 23,1 21,3 14,5 19,6

Органическая (навоз 10 т/га) 37,9 30,3 31,3 21,0 27,5 7,9

Органоминеральная (навоз 5 т/га + Ю5Р12К30) 40,0 36,7 36,5 27,5 33,6 14,0

Минеральная (Ш0Р25К60) 38,3 41,3 38,8 27,8 36,0 16,4

Органическая (навоз 20 т/га) 41,1 34,2 35,8 26,2 32,1 12,5

Органоминеральная (навоз 10 т/га + Ш0Р25К60) 42,4 47,2 47,5 34,5 43,1 23,5

Минеральная (Ш00Р50К120) 39,1 48,2 46,1 33,8 42,7 23,1

Таблица 3

Окупаемость 1 кг д.в. удобрений, кг з.е.

Система удобрений Ротация (2002-2014 гг.) В среднем за 3 ротации севооборота, 2002-2014г

Первая (1968г.) Восьмая девятая десятая

Без удобрений

Органическая (навоз 10 т/га) 5,6 5,3 7,4 4,9 5,9

Органоминеральная (навоз 5 т/га + Ш5Р12К30) 7,2 10,1 11,3 9,6 10,3

Минеральная (Ш0Р25К60) 5,9 13,5 13,0 9,9 12,1

Органическая (навоз 20 т/га) 4,0 4,1 5,4 4,3 4,6

Органоминеральная (навоз 10 т/га + Ш0Р25К60) 4,5 8,9 9,7 7,4 8,7

Минеральная (Ш00Р50К120) 3,3 9,3 9,2 7,1 8,5

В длительном стационарном опыте установлено, что эффективность симбиотически связанного азота, дополнительно поступившего в почву с пожнивно-корневыми остатками, составляла 39,6 кг/га, а коэффициент азотфиксации составляет 68-70%.

За 10-ю ротацию севооборота однолетним люпином было фиксировано от 66 до 183 кг/га азота (таб.4). Баланс азота под однолетним люпином оказался положительным, однако рассчитанное обогащение почвы симбиотическим азотом оказалось равно 9-12 кг/га, что не соответствует приросту урожая

_МЕЖДУНАРОДНЫЙ НАУЧНЫЙ ЖУРНАЛ «СИМВОЛ НАУКИ» №03-3/2017 ISSN 2410-700Х_

выращиваемых после люпина озимой пшеницы.

Баланс элементов питания за ротацию севооборота является важной составной частью системы удобрения. Анализ системы удобрения проводят путем составления полного или упрощенного баланса элементов питания. Полный баланс основан на более детальном учёте приходных и расходных статей [6, С. 1-3].

В расчетах баланса азота среднегодовое поступление его с семенами и атмосферными осадками составило 44 кг/га за ротацию. Основную расходную часть баланса азота представляет вынос его с отчуждаемой частью урожая. В нашем опыте вынос азота с урожаем культур бес использования удобрений составил 94 кг/га, на удобренных вариантах варьировал в пределах 128-262 кг/га. Применение азотных удобрений в сочетании с навозом способствовало увеличению выноса азота и росту урожайности, при этом баланс его становился положительным.

С повышением уровня удобренности при среднегодовой дозе азота 100 кг/га интенсивность баланса составила: по органической системе удобрений - 315 кг/га, минеральной - 259 кг/га, органоминеральной -277 кг/га.

Учитывая выше изложенное наиболее высокая интенсивность баланса азота по органической системе удобрений, по сравнению с минеральной, так как менее насыщена органическими удобрениями.

Коэффициент использования азота органическими удобрениями составил 17% при средней дозе его внесения и 22%при высокой, в то время как азота минеральных удобрений, соответственно, 42% и 35%.

Исследованиями установлено, что при среднегодовой продуктивности за ротацию севооборота без удобрений 14,5 ц.з.е./га баланс фосфора и калия складывался отрицательным. С увеличением дозы фосфора до 50 кг/га баланс его становится положительным 22,2 кг/га в год (таб.5). Интенсивность баланса фосфора по органической системе удобрений составляла 168-246%, по органоминеральной 138-218%, по минеральной 136-213%. Внедрение среднегодовой дозы навоза 10 т/га коэффициент использования равнялся 23%, а при внесении эквивалентного количества минеральных удобрений 38%, соответственно при повышенных дозах 20 т/га - 22% и 28%. При совместном использовании органических и минеральных удобрений, коэффициент использования составил 37 и 27%. Следует отметить, что фосфор из органических удобрений усваивается не хуже, чем из минеральных удобрений.

Установлено, что за 10-ю ротацию вынос калия с урожаем сельскохозяйственных культур на варианте без удобрений составил 68 кг/га, при использовании средних доз, он увеличивается до 155 кг/га. применение калийных удобрений в дозе К60 обеспечивало интенсивность баланса 170%, К120 - 221% (таб.5). При использовании навоза интенсивность баланса калия была выше, а коэффициент его использования из удобрений ниже, по сравнению с эквивалентным количеством минеральных удобрений, что объясняется более низкой урожайностью и выносом калия по органической системе удобрений. Коэффициенты использования калия средних доз минеральной и органоминеральной системы были примерно одинаковы, соответственно 36 и 37%, а с повышением дозы удобрений, минеральная система была на 2% выше, по сравнению с органоминеральной.

Таблица 4

Баланс азота в зернопропашном севообороте использования различных систем удобрений, кг/га

Поступление азота Вынос азота с урожаем Интенсивн ость баланса, % Коэффициент

Варианты опыта с семенами и осадками с минеральными и органическими удобрениями с симбиотической азотфиксацией всего Баланс использования азота удобрений, %

Без удобрений 44 - 66 110 94 16 117 -

Органическая (навоз 10 т/га) 44 200 90 334 128 206 261 17

Минеральная (№0Р25К60) 44 200 125 369 179 190 206 42

Органоминера

льная (№5Р12К30 + навоз 5 т/га) 44 200 130 374 185 189 202 46

Органическая (навоз 20 т/га) 44 400 127 571 181 390 315 22

МЕЖДУНАРОДНЫЙ НАУЧНЫЙ ЖУРНАЛ «СИМВОЛ НАУКИ» №03-3/2017 ISSN 2410-700Х

Минеральная (N100P50K120) 44 400 164 608 235 373 259 35

Органоминера льная (N50P25K60 + навоз 10 т/га) 44 400 151 595 215 380 277 30

Таблица 5

Баланс фосфора и калия в зернопропашном севообороте при использовании различных систем удобрений,

кг/га

Варианты опыта Поступление фосфора Вынос фосфора с урожаем Баланс Интенсивность баланса, % Коэффициент использования фосфора, %

с семенами и осадками с удобрениями всего

Без удобрений 9 - 9 42 -33 21 -

Органическая (навоз 10 т/га) 9 100 109 65 44 168 23

Минеральная (N50P25K60) 9 100 109 80 29 136 38

Органоминеральная (N25P12K30 + навоз 5 т/га) 9 100 109 79 30 138 37

Органическая (навоз 20 т/га) 9 200 209 85 124 246 22

Минеральная (N100P50K120) 9 200 209 98 111 213 28

Органоминеральная (N50P25K60 + навоз 10 т/га) 9 200 209 96 113 218 27

Поступление калия

Без удобрений 24 - 24 68 -44 35 -

Органическая (навоз 10 т/га) 24 240 264 110 154 240 17

Минеральная (N50P25K60) 24 240 264 155 109 170 36

Органоминеральная (N25P12K30 + навоз 5 т/га) 24 240 264 157 107 168 37

Органическая (навоз 20 т/га) 24 480 504 150 354 336 17

Минеральная (N100P50K120) 24 480 504 228 276 221 33

Органоминеральная (N50P25K60 + навоз 10 т/га) 24 480 504 218 286 231 31

Следует отметить, что баланс элементов питания и вынос с урожаем сельскохозяйственных культур на всех вариантах опыта был положительным. Исключением был контрольный вариант где отмечен дефецит фосфора и калия.

Заключение

На дерново- подзолистой супесчаной почве длительное, использования повышенных доз удобрений наибольшее влияние на урожайность культур оказывает органоминеральная система удобрений. Не смотря на неблагоприятные метеорологические условия в период 2010-2014гг., применение навоза 10 т/га в сочетании с N50P25K60 обеспечивает получение в севообороте 34,5 ц.з.е./га при окупаемости 1 кг NPK 7,4 кг з.е. Увеличение доз удобрений с 270 до 405 кг NPK не приводило к существенному росту продуктивности севооборота.

Балансовые расчеты показали, что при сочетании минеральных удобрений с навозом использование азота навоза не уступает минеральному, а способствует увеличению выноса азота, росту урожайности сельскохозяйственных культу. Коэффициент использования азота удобрений по органоминеральной системе составил 30-46%. Минеральная система удобрений, как видно из расчетов несколько снизилась.

Исследованиями установлено, что при среднегодовой продуктивности за ротацию севооборота без

_МЕЖДУНАРОДНЫЙ НАУЧНЫЙ ЖУРНАЛ «СИМВОЛ НАУКИ» №03-3/2017 ISSN 2410-700Х_

удобрений 14,5 ц.з.е./га баланс фосфора и калия складывается отрицательным. Органическая система удобрений повысила интенсивность баланса фосфора 168-246%, по сравнению с минеральной 136-213% и органоминеральной 138-218%. Применение удобрений средних и высоких доз обеспечивающих положительный баланс фосфора, способствует получению продуктивности севооборота 40-45 ц.з.е./га.

Применение калийных удобрений в дозе К60 обеспечивало интенсивность баланса 170%; К120 -221%. Для получения продуктивности севооборота 30-35 ц.з.е./га необходимо обеспечить интенсивность баланса калия 100%, 40-45 ц.з.е./га - 150-160%. Список используемой литературы:

1. Лукин С.М., Ермакова Л.И. Влияние длительного применения различных систем удобрений на урожайность сельскохозяйственных культур и агрохимические свойства почвы // Сборник научных трудов. - 1998.- №1. - С. 41-50.

2. Лукин С.М. Агроэкологическое обоснование систем применения удобрений в сельском хозяйстве на дерново - подзолистых супесчаных и песчаных почвах // Автореферат. - 2009. 16 с.

3. Минеев В.Г. Воспроизводство плодородия почвы и экологические функции удобрений в агроценозе // Проблемы агрохимии и экологии. - 2008. - № 1. - С. 3-6.

4. Баланс азота, фосфора и калия в зависимости от уровня химизации земледелия. Источник: http://www.activestudy.info/balans-elementov-pitaniya-v-pochvax/ © Зооинженерный факультет МСХА

5. В.И. Никитишен, В. И. Личко. Формирование продуктивности агроэкосистем при применение минеральных удобрений и действии климатических факторов в условиях ополий центральной России // Агрохимия. - 2008. - № 12, - С. 20-28.

6. Баланс элементов питания в почвах . Источник: http://www.activestudy.info/balans-elementov-pitaniya-v-pochvax/ © Зооинженерный факультет МСХА

© Золкина Е. И., 2017