Влияние биологизации систем воспроизводства почвенного плодородия и технологий на обеспеченность чернозёма обыкновенного обменным калием и продуктивность полевых культур в среднем Поволжье

Влияние биологизации систем воспроизводства почвенного плодородия и технологий на обеспеченность чернозёма обыкновенного обменным калием и продуктивность полевых культур в Среднем Поволжье

А.П. Чичкин, д.с.-х.н., О.И. Горянин, к.с.-х.н., ФГБНУ Самарский НИИСХ

Чернозёмы Среднего Поволжья обладают относительно большим резервом основных питательных веществ, в том числе и калия, которых вполне достаточно для получения хороших урожаев даже очень требовательных к плодородию почв культур в течение длительного промежутка времени [1].

Обеспеченность растений элементами питания зависит не столько от их общего запаса в почве, сколько от содержания в ней доступных растениям форм.

Поэтому одной из основных задач земледелия является разработка приёмов повышения доступности растениям питательных веществ почвы. В решении этой проблемы важнейшая роль принадлежит обработке почвы и применению удобрений, которые позволяют регулировать интенсивность микробиологических процессов, изменение в лучшую сторону пищевого, водно-воздушного и теплового режимов почвы [2—5].

Результаты предыдущих исследований о влиянии систем обработки почвы на обеспеченность почв обменным калием весьма противоречивы. Однако установлено, что новые технологии, основанные на минимальных обработках, не только экономят ресурсы, но и в большей степени, чем традиционные, отвечают требованиям природоохранного земледелия [6—8].

Исходя из ресурсного обеспечения сельского хозяйства основой воспроизводства почвенного плодородия в настоящее время должны стать биологические приёмы и способы решения проблемы (полное использование имеющихся в хозяйстве органических удобрений, посев сидератов, многолетних трав, использование ПКО и соломы в качестве удобрения). Влияние этих факторов

на калийный режим почвы в Среднем Заволжье изучено недостаточно.

Цель наших исследований — установить влияние современных технологий возделывания сельскохозяйственных культур, факторов биологизации и минеральных удобрений на урожайность культур и обеспеченность чернозёма обыкновенного обменным калием.

Материалы и методы исследований. Исследования проводили в многолетних стационарах отдела земледелия Самарского НИИСХа (1998-2010 гг.).

Почва опытного участка — террасовый среднесу-глинистый обыкновенный чернозём с содержанием гумуса — 4,49%, гидролизуемого азота — 35 мг/кг, подвижных фосфатов — 200 мг/кг, обменного калия — 150 мг/кг почвы.

Изучали полевые севообороты: зернопаровой (пар чистый — озимая пшеница — яровая пшеница — ячмень), сидеральный (пар сидеральный — яровая пшеница — кукуруза — яровая пшеница), зернотравяной (многолетние травы — многолетние травы — яровая пшеница — ячмень с подсевом многолетних трав).

Влияние минеральных удобрений и средств био-логизации на калийный режим почвы исследовали на четырёх фонах интенсивности использования пашни:

— контрольный (без удобрений и химических средств защиты растений);

— минимальный (измельчённая солома зерновых на удобрение, рядковое удобрение — Р10—15; прикорневая подкормка озимых — ^0—40);

— средний, общепринятый (дозы удобрений с учётом возмещения выноса питательных веществ урожаем);

— интенсивный (дозы удобрений под урожай на уровне биоклиматического потенциала продуктивности пашни (БКП).

В семипольном севообороте (пар чистый — озимая пшеница — просо — яровая пшеница — кукуруза (с 2006 г. сидеральный пар) — яровая пшеница — яровой ячмень) изучали влияние технологий возделывания сельскохозяйственных культур на содержание обменного калия в почве со следующими системами основной обработки почвы:

I. Ежегодная вспашка под все культуры севооборота (контроль);

II. Дифференцированная 1 (под пары — глубокое рыхление, под зерновые — минимальная обработка);

III. Постоянная минимальная обработка под все культуры севооборота;

IV. Дифференцированная 2 (под сидеральный пар — глубокое рыхление, под яровые зерновые — прямой посев).

В качестве факторов воспроизводства почвенного плодородия были использованы измельчённая солома и ПКО сидератов и многолетних трав, минеральные удобрения.

Наблюдения за содержанием обменного калия проводили в два срока: во время посева яровых зерновых культур и после уборки урожая (ГОСТ 26.204-91). Данные по учёту урожая зерна и результаты других наблюдений обрабатывали методом дисперсионного анализа по Б.А. Доспехову на ЭВМ с использованием программы AGROS ver. 2.09.

Центральная зона Самарской области, где проводились исследования, расположена между северной и южной зонами. Среднегодовое количество осадков составляет 400—550 мм. Почвенный покров представлен в основном типичными, обыкновенными и выщелоченными чернозёмами. Доминируют среднегумусные средней мощности среднесуглинистые, глинистые и тяжелосуглинистые чернозёмы. Значительные площади расположены на относительно выровненных землях.

Результаты исследований. Длительное применение удобрений приводило к увеличению в почве обменного калия во всех изучаемых севооборотах. Наибольшее содержание подвижных форм калия отмечено на среднем и интенсивном фонах по всем срокам наблюдений при несущественной разнице между фонами.

За счёт использования средств биологизации в сидеральном и зернотравяном севооборотах урожайность яровой пшеницы увеличилась с 1,56 до 1,66 т/га, ячменя — с 2,00 до 2,40 т/га.

Наиболее значимые прибавки урожаев от удобрений получены в зернопаровом севообороте

(по озимой пшенице — 0,42—0,44 т/га, ячменю — 0,78—0,97 т/га). В севообороте с сидеральным паром удобрения повысили урожайность яровой пшеницы на 0,42-0,51 т/га (на 26,5-32,2%).

В расчёте на 1 га севооборотной площади использование средств интенсификации увеличило выход продукции в зернопаровом севообороте на 0,21-0,52 т/га зерновых единиц, в сидеральном — на 0,26—0,61 т/га З.Е., в зернотравяном — на 0,18-0,48 т/га З.Е. (табл.).

Наибольшая величина оплаты питательных веществ удобрений урожаем установлена при минимально необходимом уровне интенсификации в сидеральном и в зернотравяном севооборотах соответственно 8,7 и 7,3 кг/кг д.в. В опытах отмечено закономерное снижение оплаты урожаем питательных веществ при повышении доз вносимых удобрений.

После прохождения трёх ротаций севооборота в образцах почвы определено содержание гумуса, подвижных форм азота, фосфора и калия. В си-деральном и зернотравяном севооборотах поступление в почву свежего органического вещества (ПКО + солома) за период (1999-2008) превысило контроль (зернопаровой севооборот) на 24,631,0 т/га, что позволило сократить ежегодные потери гумуса на 0,150-0,240 т/га.

Дополнительное поступление в почву свежего органического вещества и снижение потерь гумуса позволили одновременно с ростом урожаев повысить обеспеченность почвы калием, использование его из удобрений. Калий и фосфор удобрений оказали равноценное влияние на урожайность ярового ячменя (14,6-14,8% в общем приросте урожаев от удобрений). На посевах озимой пшеницы, кукурузы и яровой пшеницы после кукурузы калий по влиянию на урожай перешёл во второй минимум после азота. Долевое участие элементов питания в прибавке урожаев этих культур по калию составило соответственно 26,4; 15,0 и 28,2%; по фосфору - 19,3; 9,5% и 16,7%.

Вынос калия за 12 лет исследований культурами зернопарового севооборота был равен 341,7631,8 кг/га, сидерального - 499,8-693,3 кг/га, зернотравяного - 527,1-737,4 кг/га, или 38,0-70,2; 55,5-77,0 и 58,6-81,9 кг/га в год с 1 га уборочной площади. Наибольшим он был при посеве высокопродуктивных культур: кукурузы (103,2-134,2 кг/га) и озимой пшеницы (45,2-87,1 кг/га). Коэффициент использования калия из удобрений при этом составил соответственно 77,5-86,0 и 18,8-21,0%

Продуктивность биологизации систем воспроизводства почвенного плодородия при различных

уровнях интенсивности использования пашни, т/га З.Е.

Севооборот Уровень интенсивности использования пашни НСР05 среднее

контрольный (без удобрений) минимально необходимый средний общепринятый интенсивный

Зернопаровой (контроль) 1,94 2,15 2,40 2,46 0,09

Сидеральный 2,18 2,44 2,68 2,79 0,06

Зернотравяной 2,23 2,41 2,63 2,71 0,11

и изменялся в зависимости от уровня урожая, погодных условий, доз удобрений.

Баланс калия в проведённых опытах был отрицательным. За три ротации зернопарового севооборота при внесении с удобрениями 330 кг/га К20 вынос с урожаем составил 491,1 кг/га. Интенсивность баланса калия была равна 67,2%, дефицит калия составил 17,9 кг/га в год.

В сидеральном и зернотравяном севооборотах в связи с ростом урожаев и генетически обусловленным в растениях соотношением N Р:К отрицательный баланс калия сохранялся. При складывающихся в Заволжье гидротермических условиях без поступления извне обменный калий за счёт естественных процессов не восстанавливался полностью, что приводило к накоплению отрицательных последствий и уменьшению его количества в почве. При дополнительном поступлении органического вещества (ПКО многолетних трав и зелёной массы сидератов) в зернотравяном и сидеральном севооборотах сформировалась более высокая обеспеченность почв обменным калием в сравнении с зернопаровым, что составило 146—151 мг/кг почвы.

Полученные в опытах данные позволили рассчитать эффект мобилизации необменного калия почвы. В среднем за год без применения удобрений переход труднообменного калия в обменный, а затем в водорастворимый составил 38—54 кг/га. Наиболее активно эти процессы проходили при поступлении в почву свежего органического вещества.

Длительное применение минимальных и дифференцированных обработок почвы в технологиях нового поколения с применением в качестве удобрений измельчённой соломы, по сравнению с традиционной, обеспечивало в наших исследованиях математически доказуемое улучшение калийного режима почвы.

В среднем за годы исследований наибольшее содержание обменного калия в весенний период выявлено при применении технологии с дифференцированными обработками почвы — 185—189 мг/кг почвы (II, IV вар.), что на 20,1—22,7% выше контроля. Применение постоянных минимальных обработок почвы в севообороте имело по сравнению с контролем преимущество в годы с недостаточным количеством осадков во вневегетационный период.

В период посева яровой пшеницы, ярового ячменя и на чистом пару обеспеченность почв обменным калием в вариантах II, IV составила 169—196 мг/ кг почвы, что на 14—50 мг/кг (9,0—32,9%) превышало контроль. Во время кущения озимой пшеницы достоверное увеличение К20 — на 27 мг/кг почвы (18,8%) по сравнению с контролем установлено на варианте с дифференцированной обработкой 1.

В годы с количеством осадков во вневегетаци-онный период выше нормы обеспеченность почв подвижным калием в меньшей степени зависела от технологий возделывания. Математически доказуемое увеличение в почве К20 по сравнению с

контролем установлено на варианте с дифференцированной обработкой 2 (вар. IV) — на 34 мг/ кг почвы (21,8%).

После уборки сельскохозяйственных культур наибольшее содержание K2O наблюдалось на вариантах с дифференцированными обработками почвы в севообороте (185—187 мг/кг почвы). При постоянной мелкой обработке в севообороте исследуемый показатель снижался на 13—15 мг/кг (7,6—8,7%). Наименьшее содержание обменного калия выявлено в контроле (156 мг/кг почвы).

При лучшей обеспеченности обменным калием наибольшая урожайность озимой пшеницы получена на варианте с дифференцированной обработкой 12,32 т/га, что на 2,2—11,5% превышало этот показатель на остальных вариантах. Урожайность других культур севооборота в зависимости от изучаемых технологий изменялась несущественно.

В среднем по севообороту современные технологии, благодаря оптимизации агрохимических свойств почвы, обеспечили равную продуктивность севооборота с традиционной технологией возделывания 1,73—1,82 т/га, при наибольших показателях на варианте с дифференцированной обработкой 1.

Выводы. Таким образом, по данным проведённых исследований, длительное применение удобрений на чернозёмных почвах приводило к увеличению в почве обменного калия во всех изучаемых севооборотах. Наибольшее содержание подвижных форм калия отмечено на среднем и интенсивном фонах по всем срокам наблюдений при несущественной разнице между фонами. Применение современных технологий с использованием в качестве удобрений соломы по сравнению с технологией, где применялась вспашка, обеспечило увеличение в весенний период содержания обменного калия в среднем за годы исследований на 14,9—22,7%, в годы с недостаточным количеством осадков во вневегетационный период — на 16,3—25,3%. Благодаря оптимизации агрохимических свойств почвы современные технологии обеспечили равную с традиционной технологией продуктивность пашни 1,73—1,82 т/га.

Литература

1. Панников В.Д., Минеев В.Г. Почва, климат, удобрения и урожай. М.: Агропромиздат, 1987. 512 с.

2. Казаков Г.И. Обработка почвы в Среднем Поволжье: монография. Самара: Изд-во Самарской государственной сельскохозяйственной академии, 2008. 251 с.

3. Горянин О.И., Чичкин А.П., Обущенко С.В. Агрохимические свойства чернозёма обыкновенного при биологизации систем воспроизводства почвенного плодородия в Среднем Заволжье // Аграрный научный журнал. 2012. № 12. С. 17—20.

4. Каштанов В.В. Научно-методические основы современных систем земледелия. М.: Агропромиздат, 1988. 32 с.

5. Кирюшин В.И., Данилова А.А. Биологическая активность выщелоченного чернозёма Приобья // Почвоведение. 1990. № 9. С. 79-86.

6. Горянин О.И., Корчагин В.А., Цунин А.А. Технологические комплексы нового поколения возделывания зерновых культур в чернозёмной степи Среднего Заволжья // Достижения науки и техники АПК. 2012. № 5. С. 47-49.

7. Концепция формирования современных ресурсосберегающих комплексов возделывания зерновых культур в Среднем Поволжье / науч. ред., сост. В.А.Корчагин. Изд. 2-е., пере-раб. и доп. Самара, 2008. 88 с.

8. Чичкин А.П. Система удобрений и воспроизводство плодородия обыкновенных чернозёмов Заволжья. М.: РАСХН, 2001. 250 с.