Влияние органических и минеральных удобрений на свойства и продуктивность дерново-подзолистой почвы в условиях Республики Коми

Аграрная наука Евро-Северо-Востока, № 6 (49), 2015 г. УДК: 631.8:631.421

Влияние органических и минеральных удобрений на свойства и продуктивность дерново-подзолистой почвы в условиях Республики Коми

Чеботарев Николай Тихонович, доктор с.-х. наук, вед. научный сотрудник, Юдин Андрей Алексеевич, кандидат экон. наук, ст. научный сотрудник, ФГБНУ «НИИСХ Республики Коми», г. Сыктывкар, Республика Коми, Россия

E-mail: audin@rambler.ru

Исследования по изучению эффективности органических (навоз 30 и 60 т/га) и минеральных удобрений (0,5 NPK, 1 NPK) проведены в условиях среднетаежной зоны Республики Коми в полевом стационарном опыте на дерново-подзолистой легкосуглинистой почве в период с 2007 по 2012 г. Наибольшая урожайность культур кормового севооборота получена при комплексном применении удобрений (60 т/га навоза + 1 NPK по выносу элементов питания планируемыми урожаями): многолетние травы - 6,1 т/га с.в., картофель - 6,0 т/га и однолетние травы - 3,6 т/га с.в. (на 85, 50 и 80% выше урожайности контрольного варианта без удобрений). В вариантах с органической и органоминераль-ной системой удобрения наблюдалась тенденция к повышению содержания в почве органического вещества, подвижного фосфора и калия, снижению обменной и гидролитической кислотности, в наибольшей степени выраженная в варианте 60 т/га навоза + 1 NPK. По всем вариантам опыта, за исключением варианта без удобрений, сложился положительный баланс основных элементов питания в почве. Наиболее значительный положительный баланс получен в вариантах с использованием минеральной системы удобрения: по азоту - 17,7-22,5 кг/га (интенсивность - 118,7-133,6%), фосфору -7,9-9,6 кг/га (120,0-140,5%) и калию - 10,2-20,9 кг/га (110,5-114,4%). В наиболее урожайном варианте органоминеральной системы удобрений баланс составил: по азоту - 33,9 кг/га (108,5%), фосфору -19,7 кг/га (111%) и калию - 32,4 кг/га (106,5%).

Ключевые слова: органические, минеральные удобрения, урожайность, почва, гумус, кормовой севооборот

Величина урожая сельскохозяйственных культур зависит от уровня плодородия почвы, то есть от ее способности удовлетворять потребности растений в питательных веществах, воздухе, биотической и физико-химической среде. Сохранение почвенного плодородия в агроэкосистемах на основе рационального природопользования, обеспечивающего наибольший выход продукции растениеводства с наименьшими материальными затратами, относится к числу приоритетных задач.

В почвенном покрове Республики Коми преобладают подзолистые и дерново-подзолистые почвы, которые характеризуются очень низким естественным плодородием, поэтому для широкого воспроизводства продуктивности, обеспечивающего наибольший выход продукции растениеводства с наименьшими материальными затратами, относится к числу приоритетных задач.

В почвенном покрове Республики Коми преобладают подзолистые дерново-подзолистые почвы, которые характеризуются очень низким естественным плодородием, поэтому для широкого воспроизводства продуктивности агроценозов региона тре-

буется разработка и освоение эффективных систем удобрения сельскохозяйственных культур, обеспечивающих рациональное использование минеральных ресурсов и возмещение в почву элементов питания и органического вещества.

Из-за низкого плодородия почвы, в этих условиях, главными путями увеличения производства сельскохозяйственной продукции является рациональное использование органических и минеральных удобрений, извести и освоение научно обоснованных севооборотов, насыщенных многолетними травами [1, 2].

Цель исследований - изучить влияние органических и минеральных удобрений в кормовом севообороте на агрохимические свойства и продуктивность дерново-подзолистой легкосуглинистой почвы.

Материал и методы. Изучение влияния комплексного использования удобрений в шестипольном кормовом севообороте на урожайность и качество сельскохозяйственных культур проводили с 2007 по 2012 гг. на дерново-подзолистой среднеокультуренной почве ФГУП «Северное». Чередование культур в кормовом севообороте: картофель;

однолетние + многолетние травы; многолетние травы первого года пользования; многолетние травы второго года пользования; однолетние травы; картофель. Сорта возделываемых культур: картофель Невский, овес Горизонт, тимофеевка луговая Северодвинская 18, овсяница Цилемская, вика Льговская 22.

Схема опыта: Без удобрений (контроль), У NPK, 1 NPK, навоз 30 т/га (фон 1), фон 1 + У NPK, фон 1 + 1 NPK, навоз 60 т/га

- фон 2, фон 2 + У NPK, фон 2 + 1 NPK.

Органические удобрения под картофель, минеральные удобрения - ежегодно. Полная доза минеральных удобрений рассчитывалась по выносу питательных элементов растениями при планируемой урожайности картофеля 15 т/га (N60P30K160), однолетних трав - 15 т/га (N40P25K90), многолетних трав - 15 т/га (N40P30K105), а также У NPK.

Повторность опыта - четырехкратная, площадь делянки - 50 м2. Учет урожайности

- сплошной, поделяночный [3].

Расчеты баланса гумуса проведены по методике А.М. Лыкова [4]. При расчете баланса элементов минерального питания учитывались статьи прихода (содержание NPK в корнепожнивных остатках, минеральных и органических удобрениях, поступление с осадками) и расхода (вынос NPK с урожаями).

Результаты и их обсуждение. Применение органических и минеральных удобрений в течение 2007-2012 гг. оказало воздействие на агрохимические свойства дерново-подзолистой легкосуглинистой почвы (табл. 1). Органические удобрения в виде навоза, внесенного в пахотный слой почвы, способствовали переводу трудноусвояемых форм элементов питания в легкодоступные, гумификации и минерализации органического вещества навоза и корнепожнивных остатков возделываемой культуры, снижению обменной и гидролитической кислотности (на 0,2-0,3 ед. pH и 0,3-0,4 мг-экв./100 г соответственно). Эти явления сопровождались вытеснением из почвенно-поглощаю-щего комплекса водорода и алюминия и замене их на щелочноземельные элементы (кальций и магний) [5].

При совместном применении органических и минеральных удобрений обменная ки-

слотность была снижена на 0,2-0,3 ед. рН, гидролитическая кислотность - 0,3-0,6 мг-экв./100 г почвы. В вариантах с минеральной системой удобрения отмечено подкисление почвы, что указывает на действие физиологически кислых азотных и калийных удобрений, а также снижению активности микроорганизмов в кислой среде [6].

При комплексном применении органических и минеральных удобрений отмечена тенденция к повышению содержания гумуса (на 0,1-0,2%) при исходном содержании 2,22,4%, что является результатом интенсивной гумификации органического вещества навоза и корнепожнивных остатков культур кормового севооборота под действием микроорганизмов. При использовании минеральных удобрений содержание органического вещества снижалось в пределах ошибки опыта (на 0,10,2%), что можно объяснить замедлением процессов гумификации под действием микроорганизмов в кислой среде [7].

По всем вариантам опыта, за исключением варианта без удобрений, наблюдалось повышение содержания подвижных форм фосфора и калия. В наибольшей степени - при использовании органоминеральной системы удобрения (Р2О5 на 38-41 и К2О - 13-27 мг/кг почвы), в меньшей степени - в вариантах с минеральными удобрениями (Р2О5 - на 7-10 и К2О - 2-6 мг/кг почвы).

Таким образом, комплексное применение органических и минеральных удобрений привело к наиболее значительному улучшению агрохимических свойств почвы и получению максимальной урожайности культур кормового севооборота.

В последние десятилетия большое внимание уделяется изучению круговорота и баланса питательных веществ в почве.

Расчеты показали, что отрицательный баланс элементов питания установлен в варианте без удобрений (табл. 2). По другим вариантам опыта баланс элементов питания растений получен положительный. При использовании минеральной системы удобрения в опыте баланс азота составил 17,7-22,5, фосфора - 7,99,6 и калия - 10,2-20,9 кг/га; при применении органической системы удобрения баланс равнялся: по азоту - 24,5-40,8, фосфору - 6,1-22,5 и калию - 14,5-14,8 кг/га; органно-минераль-ной системы: по азоту - 22,0-33,9, фосфору -14,6-19,7 и калию - 19,3-38,5 кг/га. Интенсивность баланса по всем трем системам удобрения превышала 100%.

Таблица 1

Изменение свойств дерново-подзолистой почвы пол влиянием органических и минеральных удобрений

Вариант Общий гумус, % рНка Нг 5 КзО

мг-экв./100 г почвы мг / кг

200?г. 2012 г. 2007 г. 2012 г. 2007 г. 2012 г. 2007 г. 2012 г. 2007 г. 2012 г. 2007 г. 2012 г.

Без удобрений (контроль) 2.1 2,1 5.2 5.1 3.6 3.9 12.4 10,6 146 127 111 88

2.4 2.3 5,3 5,1 3,4 3.8 Н.2 10,3 151 158 129 131

1 ^К. 22 2,0 5,1 4.9 3.5 4.0 11,8 9.9 156 166 137 143

Навоз 30 т/га (фон 1) 2Л 2,3 5.4 5.7 4.1 3,7 13,9 14,6 148 1 154 146 156

Фон 1 + /, КРК 2.3 2,3 5.2 5,4 4.2 3,9 14,3 15,8 162 175 137 152

Фон 1 + 1 ^К 2,4 2,5 5.5 5.8 3.6 3,3 12,2 15,1 157 172 132 146

Навоз 60 т/га (фон 2) 2.5 2,6 5,3 5,6 3,7 3.3 12.8 15,3 160 183 145 156

Фон 2 + 14 М'К 2,2 2.4 5,1 5,4 3,8 3.2 13,2 15.6 154 192 148 161

Фон 2 + 1 ^К 2,3 2,5 5.4 5,7 4,1 3,5 14,6 15,2 156 197 152 169

НСРо, 0,23 0,25 0,53 0,56 0,38 0,36 1,25 1,48 15.6 18.3 14,8 15,8

НСР<* навоз 0,18 0.21 0.48 0.49 0,32 0,30 1.14 1.38 13.5 16,6 13,4 13.9

НСРо^РК 0,14 0.16 0,37 0,41 0.27 0.25 0,96 1,16 12.2 15,3 11,5 12.4

Таблица 2

Баланс элементов минерального питания растений в почве кормового севооборота (в среднем та год), кг/га

вариант N Р&5 А." Ю

приход расход баланс интенсив ность. % приход расход баланс Щ интенсивн ость. % прихоо расход банане М интенсивн ость. %

Без удобрений (контроль) 65.3 76.1 -10,8 85.8 19.3 32,5 -13.2 59.3 47.7 94.0 -46,3 50.7

'^РК 89.3 66.8 22,5 133,6 33.3 23,7 9,6 140,5 106,7 96.5 10,2 110,5

112,3 94.6 17,7 118.7 47,3 39,4 7.9 120,0 165,7 144.8 20,9 114.4

Навоз 30 т/га (фон 1) 224.3 183.5 4.8 122,2 94,3 88.2 6.1 106,9 227,5 213,0 14,5 106.8

Фон 1 + '/3 ^К 248.3 216,4 31.9 114,7 108,3 93.7 14,6 115,5 286,4 254,4 32,0 112,5

Фон 1 + 1 ^к 271,3 249.3 22,0 108.8 122,3 106,5 15,8 114.8 345,3 326,0 19.3 105.9

Навоз 60 т/га (фон 2) 383,3 358,8 24,5 106.8 169,3 146.8 22,5 115,3 407.6 392.8 14,8 103.7

Фон2 + '/^РК. 407,3 384.2 23,1 106.0 183,3 165,4 17,9 110.8 466.0 427,5 38,5 109,0

Фон 2 + 1 ЫРК 430.3 396.4 33,9 108,5 197,3 177,6 19,7 111.0 525.8 493.4 32.4 106.5

Наши исследования показали, что наиболее эффективна органоминеральная система удобрения и особенно вариант - навоз 60 т/га + 1 NPK. При применении такого соотношения удобрений получена максимальная урожайность культур кормового севооборота: многолетних трав 6,1 т/га сухого вещества, картофеля - 6,0 т/га с.в. и однолетних трав - 3,6 т/га с.в., которая превышает урожайность в варианте без удобрений на 84,8, 50,0 и 80% соответственно.

Выводы. Установлено, что применение органических и минеральных удобрений в кормовом севообороте оказало существенное влияние на плодородие и продуктивность дерново-подзолистой легкосуглинистой почвы. Исследования показали, что наиболее эффективным явилось применение высокой дозы навоза (60 т/га) и возмещение полного выноса NPK (1 ОТЩ). Совместное применение органических и минеральных удобрений способствовало получению высоких урожаев культур кормового севооборота, повышало плодородие

почвы и поддерживало положительный баланс элементов питания в почве.

Список литературы

1. Кулаковская Т.Н. Почвенно-агрохимичес-кие основы получения высоких урожаев. Минск: Ураджай, 1978. 270 с.

2. Заболоцкая Т.Г., Юдинцева И.И., Коно-ненко А.В. Северный подзол и удобрения. Сыктывкар: Коми кн. изд-во, 1978. 95 с.

3. Доспехов Б.А. Методика полевого опыта. М.: Колос, 1985. 351 с.

4. Лыков А.М. Воспроизводство плодородия в Нечерноземной зоне. М., 1975. 131 с.

5. Чеботарев Н.Т., Юдин А.А. и др. Основы агрохимии. Сыктывкар: Лесной институт, 2015. 143 с.

6. Чеботарев Н.Т., Юдин А.А. Эффективность удобрений при возделывании культур кормового севооборота. // Кормопроизводство. 2014. № 2. С. 8-10.

7. Чеботарев Н.Т., Юдин А.А. Влияние комплексного применения удобрений на плодородие и продуктивность дерново-подзолистой почвы. // Аграрная наука Евро-Северо-Востока. 2014. № 3. С. 31-35.

Influence of organic and mineral fertilizers on properties and efficiency of sod-podsolic soil in the conditions of the Republic Komi Chebotaryov N.T., DSc in agriculture, leading researcher, Yudin A.A., PhD in economics, senior researcher

Agricultural Research Institute of Republic of Komi, Syktyvkar, Republic of Komi, Russia

Researches on studying of efficiency of organic (30 and 60 t of manure per hectare) and mineral fertilizers (0.5 NPK, 1 NPK) are carried out in the conditions of a middle-taiga zone of the Republic of Komi in field stationary experiment on sod-podsolic sandy loam soil at 2007...2012. The greatest productivity of cultures of a fodder crop rotation is received at complex use of fertilizers (60 t/hectare of manure + 1 NPK on output of nutritive elements with the planned crops): long-term herbs - 6.1 t/hectare of dry matter, potatoes - 6.0 t/hectare and annual herbs - 3.6 t/hectare of dry matter (85, 50 and 80% higher than productivity of control variant without fertilizers). In variants with organic and organo-mineral system of fertilizers the tendency to increase of the contents of organic matter, mobile phosphorus and potassium in soil, to decrease in exchange and hydrolytic acidity which is most expressed in variant 60 t/hectare of manure + 1 NPK was observed. By all variants of experiment except for variant without fertilizers there was a positive balance of basic nutritive elements in soil. The most considerable positive balance is received in variant with use of mineral system of fertilizers: on nitrogen - 17.7.22.5 kg/ha (intensity -118.7.133.6%), to phosphorus - 7.9.9.6 kg/ha (intensity - 120.0 .140.5%), and to potassium - 10.2 .20.9 kg/ha (intensity - 110.5.114.4%). In the most productive variant of organo-mineral system of fertilizers the balance has made: on nitrogen - 33.9 kg/ha (intensity - 108.5%), to phosphorus - 19.7 kg/ha (intensity - 111%), and to potassium - 32.4 kg/ha (intensity - 106.5%).

Key words: organic, mineral fertilizers, productivity, soil, humus, fodder crop rotation

References

1. Kulakovskaya T.N. Pochvenno-agrokhi-micheskie osnovy polucheniya vysokikh urozhaev. [Soil and agrochemical bases of receiving of high yields]. Minsk: Uradzhay, 1978. 270 p.

2. Zabolotskaya T.G., Yudintseva I.I., Kono-nenko A.V. Severnyj podzol i udobreniya. [Northern podzol and fertilizers]. Syktyvkar, Nauka. 1978. 95 p.

3. Dospekhov B.A. Metodika polevogo opyta. [Methods of a field experiment]. Moscow: Kolos, 1985. 351 p.

4. Lykov A.M. Vosproizvodstvo plodorodiya v Nechernozemnoy zone. [Reproduction of fertility in the Non-Chernozem zone]. Moscow, 1975. 131 p.

5. Chebotarev N.T., Yudin A.A. i dr. Osnovy agrokhimii. [Fundamentals of agrochemistry]. Syktyvkar, Lesnoy institut, 2015. 143 p.

6. Chebotarev N.T., Yudin A.A. Effektivnost' udobrenij pri vozdelyvanii kul'tur kormovogo sеvooborota. [Effectiveness of fertilizers at cultivation of cultures of a fodder crop rotation]. Kormopro-izvodstvo. 2014. no. 2. pp. 8-10.

7. Chebotarev N.T., Yudin A.A. Vliyanie kompleksnogo primeneniya udobrenij na plodorodie i produktivnost' dernovo-podzolistoj pochvy. [Influence of complex use of fertilizers on fertility and efficiency of the sod-podsolic soil]. Agrarnaya nauka Evro-Severo-Vostoka. 2014. no. 3. pp. 31-35.