Продуктивность плодосменного севооборота и плодородие дерново-подзолистой песчаной почвы в условиях радиоактивного загрязнения

РАБОТЫ УЧЕНЫХ БРЯНСКОЙ ГСХА И НОВОЗЫБКОВСКОЙ ГСОС ВНИИА .

УДК 631.582:631.445.2:631.8

ПРОДУКТИВНОСТЬ ПЛОДОСМЕННОГО СЕВООБОРОТА И ПЛОДОРОДИЕ ДЕРНОВО-ПОДЗОЛИСТОЙ ПЕСЧАНОЙ ПОЧВЫ В УСЛОВИЯХ РАДИОАКТИВНОГО ЗАГРЯЗНЕНИЯ

Н.М. Белоус, д. с

В.Ф. Шаповалов, д.с.-х.н., Д.Г. Кротов,

В.В. Талызин, к.б.н.

Изучали влияние длительного применения удобрений на продуктивность плодосменного севооборота и изменение основных агрохимических показателей плодородия дерново-подзолистой песчаной почвы в условиях радиоактивного загрязнения с целью получения экологически безопасной продукции растениеводства.

Ключевые слова: севооборот, плодородие, почва, агрохимические средства, радиоактивное загрязнение, содержание цезия.

Investigation of long-time fertilizers' application's influence on productivity of crop rotation and dynamic of main agro-chemical parameters of sod-podzolic sandy soil under radioactive pollution for ecologically safe harvest.

Keywords: crop rotation, fertility, soil, agrochemical means, radioactive pollution, caesium content.

Наблюдающийся в последние 10-15 лет спад агропромышленного производства привел к резкому усилению процессов деградации почвенного плодородия, итогом которого служит снижение (на 0,2-0,3%) содержания гумуса в почвах Нечерноземной зоны (Сычев и др., 2001). В связи с этим для современного земледелия весьма характерно повышение роли удобрений и усиление их влияния на плодородие почв. При этом очень высока роль удобрения на дерново-подзолистых почвах легкого механического состава, обладающих невысоким уровнем плодородия (Белоус, 1998, 2000, Босак, 2003).

Исследования по изучению эффективности длительного применения удобрений проводили в 1993-2004 гг. в трех ротациях плодосменного севооборота: картофель, овес, люпин на зеленый корм, озимая рожь. Опыт развернут в пространстве в четырех полях.

Почва дерново-подзолистая песчаная развивающаяся на мощных древнеаллювиальных песках. Плотность за-

грязнения опытного участка в среднем 568 кБк/м . Агрохимическая характеристика пахотного горизонта до закладки опыта: гумус (по Тюрину) 2,14-2,51%, рНКс1 6,5-7,0; гидролитическая кислотность 0,59-0,73 мг-экв/100 г почвы, содержание подвижного Р2О5 и обменного К2О (по Кирсанову) 385-510 и 69-117 мг/кг почвы.

Общая площадь делянок - 90 м2 (15 х 6), учетная для зерновых - 44 м2 (11 х 4), для картофеля - 28 м2 (8 х 3,5). Повторность вариантов четырехкратная. Агротехника -общепринятая для зоны. Схема опыта предусматривала применение химических средств защиты растений. Учет урожая - сплошной поделяночный.

Погодные условия в годы исследований существенно различались: наиболее благоприятные (1993, 1994, 1998, 2001, 2004 гг.); умеренные (1996 и 1997 гг.); засушливые (1995, 1999, 2002, 2003 гг.).

Эффективность различных систем удобрения и пестицидов в значительной степени зависела от биологичес-

1. Влияние систем удобрения на урожай культур плодосменного севооборота

Вариант Картофель Овес Люпин (з/корм) Озимая рожь

1 2 1 2 1 2 1 2

1. Контроль (без удобрений) 99 - 7,6 - 100 - 7,0 -

2. Навоз, 80 т/га 152 53 10,6 3,0 110 10 9,2 2,2

3. Навоз, 40 т/га + 1№К 177 78 17,0 9,4 114 14 15,7 8,7

4. ШРК 140 41 15,9 8,3 120 20 15,0 8,0

5. 2№К 178 79 18,1 10,5 127 27 19,5 12,5

6. 3№К 174 75 16,7 9,1 142 42 16,5 9,5

7. Навоз, 40 т/га + 1№К + пестициды 199 100 22,0 14,4 144 44 22,3 15,3

8. 1№К + пестициды 160 61 16,4 8,8 125 25 16,3 9,3

9. 2№К + пестициды 207 108 20,0 12,4 149 49 24,2 17,2

10. 3№К + пестициды 190 91 20,7 13,1 160 60 25,4 18,4

НСР05, ц/га 24 1,8 23 2,2

Примечание. 1№К под картофель равен М75Р30К90, 1№К под овес - М55Р20К40, 1№К под озимую рожь - М70Р30К60, 1№К под люпин - Р20К40. 1 - урожайность, ц/га, 2 - прибавка, ц/га.

к. с.-х. н.

2. Влияние удобрений и пестицидов на продуктивность плодосменного севооборота

Вариант Среднегодовая доза №К (кг/га), навоза (т/га) Продуктивность севооборота, ц/га зерн.ед. Прибавка, +/-

ротация от удобрений от пестицидов

первая вторая третья средняя

1 - 18,3 15,0 13,5 15,6 - -

2 Навоз, 20 т/га 21,8 21,3 20,0 21,0 +5,4 -

3 Навоз, 10 т/га + N5(^25^0 30,1 27,8 24,3 27,4 +11,8 -

4 ^0Р25К60 26,8 23,6 23,0 24,5 +8,9 -

5 ^00Р50К120 33,7 28,9 26,8 +29,8 +14,2 -

6 ^50Р75К180 32,2 29,6 24,5 28,8 +13,2 -

7 Навоз, 10 т/га + ^0Р25К60 + пестициды 36,6 33,4 32,2 34,1 +18,5 +6,7

8 ^Р25К60 + пестициды 31,6 25,5 23,1 26,7 +11,1 +2,2

9 N^50^20 + пестициды 39,8 34,0 30,4 34,7 +19,1 +4,9

10 N^75^80 + пестициды 38,7 34,8 31,0 34,8 +19,2 +6,0

НСР05 6,0 4,6 6,0

Примечание. Расшифровка вариантов дана в табл. 1.

ких особенностей растений, их отзывчивости на удобрения, а также от погодных условий (табл. 1).

Так, урожайность картофеля при внесении 80 т/га подстилочного навоза составила 152 ц/га (в контроле 99 ц/га), а при сочетании органических удобрений с минеральными она возросла до 177 ц/га.

От внесения 2№К ОТ50Р60К180) прибавка урожая картофеля за 12 лет составила 79 ц/га, она возросла в 2 раза. Повышение дозы до 3№К №25Р90К270) хотя и увеличивало урожайность клубней в отдельные годы, однако оно было неадекватным увеличению дозы минеральных удобрений. В среднем за 12 лет урожайность картофеля под влиянием пестицидов в зависимости от системы удобрения повышалась от 160 до 207 ц/га, при этом прибавка от пестицидов составляла порядка 20-29 ц/га, в то время как от удобрений она была на уровне 41-79 ц/га. Самая высокая прибавка 29 ц/га урожая клубней от пестицидов получена при внесении N^60^80 (2ЫРК).

Урожайность зерна овса в контроле в значительной степени определялась уровнем естественного плодородия почвы, а также влиянием погодных условий и в среднем за 12 лет составила 7,6 ц/га. Наиболее высокий урожай зерна овса в опыте получен по органо-минеральной системе удобрения в комплексе с пестицидами, при этом прибавка от применения пестицидов в среднем составила 5,0 ц/га.

Урожайность зеленой массы кормового люпина составила 100-160 ц/га. Различий между органической и органо-минеральной системой удобрения по уровню урожайности зеленой массы не наблюдалось. С возрастанием доз фосфорно-калийных удобрений урожайность увеличивалась максимально в варианте с дозой Р60К120 - 142 ц/га.

Достоверные прибавки (30 ц/га) урожая зеленой массы кормового люпина от пестицидов в среднем за 12 лет получены в вариантах с органо-минеральной системой удобрений и с повышенной (Р60К120) дозой минеральных - 28 ц/га. Действие пестицидов на фоне

средней дозы (Р40К80) оказалось слабее, прибавка урожайности зеленой массы составила 22 ц/га, то есть в пределах ошибки опыта.

Урожайность озимой ржи за 12 лет изменялась в среднем от 7,0 до 25,4 ц/га в зависимости от погодных условий и системы удобрения. Озимая рожь была завершающей культурой севооборота, поэтому влияние органических удобрений имело явно затухающий характер. Прибавка урожая зерна составила 2,2 ц/га. Более высокая (8,7 ц/га) прибавка получена от сочетания последействия половинной дозы навоза (40 т/га) с низкой дозой №К (^0Р30К60) прямого действия. За три ротации севооборота самая высокая урожайность (25 ц/га) зерна озимой ржи получена в варианте с дозой (^10Р90К180) (3№К) с колебаниями по годам от 12,4 до 33,3 ц/га, средний урожай на контроле составил 7,0 ц/га. Практически такая же урожайность получена в варианте с внесением средних доз ОТ40Р60К120) - 24,2 ц/га.

Пестициды оказали сравнительно высокое положительное влияние на урожайность озимой ржи, хотя прибавка от удобрений была значительно выше. Самая высокая (+8,5 ц/га) прибавка получена от сочетаний тройной дозы №юР90К180) и пестицидов.

Результаты показали, что в исследуемом севообороте в первой, во второй и третьей ротациях, самой продуктивной культурой был картофель. Из зерновых культур наиболее высокую продуктивность в целом показал овес против озимой ржи, самую низкую - кормовой люпин.

Следует также отметить, что продуктивность севооборота в третьей ротации севооборота была значительно ниже по сравнению с первой и второй, что объясняется различием погодных условий. В третьей ротации севооборота продуктивность в варианте без удобрений по отношению к первой и второй ротации снизилась на 4,8-1,5 ц/га зерн.ед. (табл. 2).

Органические удобрения повышали продуктивность изучаемого севооборота в среднем на 5,4 ц/га зерн.ед. При применении органо-минеральной системы удобре-

3. Влияние длительного применения средств химизации на агрохимические показатели дерново-подзолистой песчаной почвы

Вариант Гумус, % рНКС1 Нг 8 Р2О5 К2О

1993 г. 2005 г. 1993 г. 2005 г. мг-экв/100 г почвы мг/кг почвы

1993 г. 2005 г. 1993 г. 2005 г. 1993 г. 2005 г. 1993 г. 2005 г.

Контроль 1,91 1,61 6,90 7,06 0,54 0,55 10,0 7,8 370 255 71 47

Навоз, 80 т/га 2,09 1,96 6,95 6,96 0,50 0,66 12,2 8,2 369 360 78 62

Навоз, 40 т/га + ЮТК 2,06 2,31 6,95 6,96 0,51 0,43 10,8 5,8 370 393 76 98

ЮТК 2,20 2,11 7,01 7,06 0,54 0,55 16,4 13,0 359 293 80 78

2№К 2,50 2,34 7,05 7,01 0,54 0,56 15,8 11,4 358 297 93 117

3№К 2,26 2,38 7,00 6,96 0,54 0,61 15,0 8,4 395 386 106 132

Навоз, 40 т/га + ЮТК + пестициды 2,52 2,46 7,01 7,02 0,67 0,66 18,2 14,0 389 396 104 112

1№К + пестициды 2,39 2,16 6,95 7,15 0,54 0,49 20,0 14,4 390 311 71 78

2№К +пестициды 2,55 2,54 7,02 7,05 0,47 0,56 16,6 12,8 380 371 91 95

3№К + пестициды 2,60 2,52 7,02 6,97 0,47 0,61 17,2 16,4 403 394 82 148

ния она увеличивалась на 11,8 ц/га зерн.ед. За счет одного только эффекта взаимодействия органического удобрения с минеральными прибавка составила 6,4 ц/га зерн.ед. При сочетании этой системы удобрений с пестицидами продуктивность севооборота по сравнению с контролем повышалась на 18,5 ц/га, причем прибавка от пестицидов достигла 6,7 ц/га зерн.ед.

Максимальная продуктивность севооборота 39,8 ц/га зерн.ед. получена в первой ротации при использовании дозы М10оР5оК12о в комплексе со средствами защиты растений. Во второй ротации наибольшая эффективность отмечалась в варианте М150Р75К180, а в третьей - по органо-минеральной системе в комплексе с пестицидами. Судя по уровню продуктивности в среднем за 3 ротации севооборота (34,7 ц/га зерн.ед.), минеральную систему при дозе М100Р50К120 и сочетании с пестицидами можно считать оптимальной для дерново-подзолистой песчаной почвы. Следовательно, достаточно высокая урожайность и продуктивность культур севооборота получена при комплексном применении органо-минеральной системы удобрений и пестицидов, а также от внесения средних доз №К минеральной системы удобрений в сочетании с пестицидами.

В результате исследований установлено, что после трех ротаций севооборота отмечены некоторые изменения основных показателей плодородия почвы (табл. 3).

В контрольном варианте отмечено снижение содержания гумуса с 1,91 до 1,61%, то есть на легких дерново-подзолистых почвах ведение сельскохозяйственного производства без применения удобрений в короткий срок приводит к его падению, увеличилась гидролитическая кислотность, уменьшилась сумма поглощенных оснований (8). За три ротации севооборота произошло некоторое снижение подвижных форм фосфора и обменного калия в почве.

Внесение подстилочного навоза в дозе 80 т/га практически обеспечило сохранение содержания гумуса на исходном уровне. Органо-минеральная система удобрения имела некоторую тенденцию к повышению содержания гумуса (+0,25%). Повышенная доза минеральных удобрений (К600Р300К720) за ротацию поддерживала содержание гумуса на исходном уровне. Минеральная система с более низкими дозами МРК не обеспечивает сохранения содержания гумуса на исходном уровне, в этих вариантах отмечена тенденция к снижению его содержания.

137

4. Влияние систем удобрения и средств защиты растений на содержание Сб в урожае

Вариант Картофель

содержание 137Сб, Бк/кг кратность снижения

Контроль 87 - 122 - 295 - 72 -

Навоз, 80 т/га 42 2,1 77 1,6 174 1,7 49 1,5

Навоз, 40 т/га + 1№К 37 2,4 74 1,7 144 2,0 36 2,0

1№К 41 2,1 82 1,5 158 1,9 40 1,8

2№К 32 2,7 66 1,9 126 2,3 32 2,3

3№К 27 3,2 72 1,7 98 3,0 34 2,1

Навоз, 40 т/га + 1№К + пестициды 32 2,7 74 1,7 129 2,3 34 2,1

1№К + пестициды 33 2,6 88 1,4 163 1,8 39 1,8

2№К +пестициды 31 2,8 62 2,0 125 2,4 27 2,7

3№К + пестициды 34 2,6 60 2,0 94 3,1 26 2,8

Примечание. СанПиН 2.3.2.1078-01: для картофеля - 120 Бк/кг, для зерновых 70 Бк/кг; ВП 13.5.13/06-01 для зеленых кормов - 100 Бк/кг.

Органическая система сдерживает подкисление почвы, органо-минеральная и минеральная системы удобрения обусловили тенденцию к повышению гидролитической кислотности почвы. Сумма поглощенных оснований не изменялась. Низкие и средние дозы №К практически не изменили кислотность почвы под влиянием органической, органо-минеральной и минеральной систем, а повышенная доза способствовала подкислению почвенного раствора.

Органическая и органо-минеральная системы удобрений оказывают стабилизирующее действие на содержание подвижных фосфатов в почве, в то время как при минеральной системе отмечено снижение содержания подвижного фосфора даже при повышенных дозах №К. По органической системе удобрения отмечено снижение содержания обменного калия. Накопление обменного калия наблюдалось в вариантах совместного внесения органических и минеральных удобрений, а также по минеральным системам разной степени насыщенности. Наибольших значений эти показатели достигали при внесении повышенных доз (Н500Р300К720) за ротацию.

При длительном применении удобрений в плодосменном севообороте наиболее благоприятные условия для сохранения и улучшения агрохимических свойств почв создаются при сочетании органических и минеральных удобрений. Установлено, что мероприятия, направленные на повышение почвенного плодородия и увеличение урожайности сельскохозяйственных культур являются эффективными и сточки зрения снижения перехода 137Сб в конечную продукцию (табл. 4).

Лабораторно-аналитические исследования свидетельствуют о том, что в среднем за 12 лет внесение подстилочного навоза в дозе 80 т/га позволило получить клубни с содержанием 137Сб в 2,1 ниже, чем в контроле. Применение навоза, 40 т/га + ^5Р30К90 понижало содержание 137Сб в клубнях картофеля по сравнению с контролем в 2,4 раза. Минеральные системы удобрения снижали поступление 137Сб в клубнях картофеля в 2,13,2 раза. Пестициды слабо влияли на поступление радионуклидов в клубни.

Как органические в последействии, так и непосредственно минеральные удобрения достоверно снижали поступление радиоцезия в зерне овса. Под влиянием органических удобрений содержание 137Сб в зерне снижалось в 1,6 раза, минеральных - в 1,5-1,9 раза, пестицидов - в 1,0-1,5 раза. Практически пригодно для использования на пищевые цели зерно овса, полученное в вариантах с комплексным применением средств химизации (2№К + пестициды и 3№К + пестициды). Содержание 137 Сб на этих вариантах было ниже нормативных показателей.

Люпин на зеленую массу возделывали в опытном севообороте второй культурой, использующей последействие органических удобрений, которые снижали концентрацию 137Сб в зеленой массе в 1,7 раза, а органо-минеральная система - в 2,0 раза.

Последовательно возрастающие дозы минерального

удобрения снижали содержание 137Сб в зеленой массе люпина от 1,9 до 3,0 раз. По сравнению с контролем влияние пестицидов на люпине проявилось слабо.

Содержание 137 Сб в урожае зерна озимой ржи в контроле в среднем за три ротации изменялось от 53 до 112 Бк/кг. Последействие навоза (80 т/га) достоверно снижало содержание 137 Сб в зерне озимой ржи (на третьей культуре) по сравнению с контролем - в 1,5 раза, последействие навоза (40 т/га) в сочетании с ^0Р30К60 - в 2,0 раза. Внесение минеральных удобрений в различных дозах уменьшило концентрацию 137Сб в зерне озимой ржи в 1,8-2,3 раза. На снижение содержания 137Сб в зерне озимой ржи положительно влияли и пестициды.

Таким образом, на дерново-подзолистых песчаных почвах юго-запада России в условиях радиоактивного загрязнения сельскохозяйственных угодий в отдаленный период после аварии на ЧАЭС систематическое применение органических и минеральных удобрений в комплексе с химическими средствами защиты растений в полевом севообороте способствует повышению продуктивности пашни, сохранению почвенного плодородия и получению экологически безопасной продукции растениеводства.

Литература

1. Белоус Н.М., Моисеенко В.Ф. и др. Экологические и агротехнические основы производства зерна в условиях радиоактивного загрязнения // Агрохимический вестник. - 1998. - №4 - С.27-29.

2. Белоус Н.М. Воспроизводство плодородия и реабилитация радиоактивно загрязненных зерново-подзолистых песчаных почв юго-запада России. Автореф. дисс. доктора с.-х. наук. 06.01.04. Москва, 2000. - 51 с.

3. Босак В.Н. Система удобрения в севооборотах на дерново-подзолистых легкосуглинистых почвах. -Минск, 2003. -176 с.

4. Державин Л.М. Современное состояние использования удобрений в России. // Агрохимия. -1998. №1. С. 5-12.

5. Кореньков Д. А. Агроэкологическая система применения азотных удобрений. - Москва, 1999. -296 с.

6. Кулаковская Т. Н. Оптимизация агрохимической системы почвенного питания растений. М.: Агропром-издат, 1990. -219 с.

7. Лапа В.В., Босак В.Н. Минеральные удобрения и пути повышения их эффективности. Минск, 2002. -184 с.

8. Лапа В.В., Босак В.Н. Продуктивность севооборота и плодородие дерново-подзолистой легкосуглинистой почвы при длительном применении удобрений // Агрохимия, 2004. №6. С. 30-34.

9. Минеев В.Г. Агрохимия: учебник. - Москва: МГУ -Колос, 2004, -720 с.

10. Сычев В.Г., Музыкантов П.Д. Задачи агрохим-службы по улучшению контроля за плодородием почвы и разработке агротехнических методов его сохранения // Бюлл. ВИУА. 2001. № 114. С. 138-139.