Эффективность известкования в условиях засухи

УДК 631.821

ЭФФЕКТИВНОСТЬ ИЗВЕСТКОВАНИЯ В УСЛОВИЯХ ЗАСУХИ

И. А. Шильников, доктор с.-х. наук; Н. И. Аканова, доктор биол. наук; Н. А. Зеленов, канд. с.-х. наук; М. Г. Маренкова, гл. специалист

ГНУ ВНИИ Агрохимии им. Д. Н. Прянишникова, г. Москва, т. 8(495) 976-37-50

Результаты многолетнего полевого эксперимента показали, что в условиях крайне низкого количества атмосферных осадков периодическое известкование повышает урожай ячменя на 10...13 центнеров с гектара.

Ключевые слова: известкование, яровой ячмень, дерново-подзолистые почвы, урожай.

Роль известкования кислых почв как фактора урожайности, энергосбережения и природоохранности общеизвестна. Все в комплексе, особенно последняя функция, являются вескими причинами того, что почти во всех развитых странах мероприятия по оптимизации реакции почвенной среды в различном конкретном объеме субсидируются государством.

Агрономическая эффективность известкования была установлена по данным длительных полевых опытов, результаты которых были неоднократно обобщены [1-9]. При этом выявлялась, главным образом, среднегодовая прибавка урожая за ротацию или несколько ротаций севооборота, на основании которой определялась экономическая эффективность химической мелиорации, окупаемость продукцией тонны СаСО3, и разрабатывались нормативы по применению известковых материалов. Но за обобщенными цифрами нивелировалось значение

известкования в различные по метеорологическим условиям годы, особенно в период засухи, которая регулярно имеет место и в условиях Нечерноземной зоны России.

Исследования, проведенные в нашей стране, показали, что известкование положительно влияет на физико-механические свойства почвы. В условиях оптимальной реакции среды увеличиваются объемы использования почвенной влаги возделываемыми культурами из-за более высокой влагоемкости почвы и замедленного испарения влаги [12, 13, 14]. Установлено, что на известкованных участках абсолютное содержание влаги бывает больше, чем на участках без извести. Поэтому запас физиологически усвояемой воды на известкованных почвах также выше. Однако следует иметь в виду, что в отличие от минеральных удобрений карбонаты и силикаты кальция не влияют на концентрацию солей в почвенном растворе.

На основании вышеизложенного можно предположить, что на произвесткованных почвах с оптимальной реакцией среды растения будут более устойчивы к условиям засухи. Для проверки этого предположения нами был проведен анализ результатов длительного полевого опыта, в котором изучалась эффективность различных доз и форм известковых удобрений при повторном известковании.

Исследования по изучению эффективности различных доз и форм известковых удобрений при повторном известковании проведены в длительном полевом опыте, заложенном на опытной станции при Смоленском НИИСХ в 1968 году на сильнокислой дерново-среднеподзолистой легкосуглинистой почве, отличающейся низким содержанием подвижного фосфора и наличием большого количества обменного алюминия. Основное известкование в 1968 году проводилось дозой известковых удобрений, соответствующей полной гидролитической кислотности - 9 т/га СаСО3. В качестве известковых удобрений использовались известняковая мука Издешковского завода тонкого помола (94 % СаСО3), не содержащая магния, и металлургический шлак (нейтрализующая способность 88 % в пересчете на СаСО3).

В 1977 г. было проведено повторное известкование различными дозами извести. Опыт проходил на 3-х полях, вводимых последовательно, в натуре имел 48 делянок. Повторность опыта 4-кратная, площадь делянок 132 м2. Стандартную известняковую муку по ГОСТу 14050-68 вносили повторно под зяблевую вспашку в следующих дозах: 0; 0,5; 1,0; 1,5; 2,0 по фактически имеющейся к этому времени гидролитической кислотности.

Агрохимическая характеристика почвы опытного участка перед проведением повторного известкования в 1977 г.: рИка 4,0...4,2, Нг - 5,5...7,0 мг-экв./100 г почвы, Нобм. - 0,8.1,2 мг-экв./100 г почвы, Б -

3,0.4,0 мг-экв./100 г почвы, содержание обменного кальция и обменного магния соответственно 1,7.2,3 и 1,0.1,5 мг-экв./100 г почвы. Данные показывают: кислотность почвы была резко снижена и реакция почвенной среды находилась в слабокислом интервале; степень насыщенности основаниями удвоилась; почти полностью ликвидирована обменная кислотность. Значительно возросло содержание подвижных соединений фосфора и калия, и практически не изменилось содержание гумуса, оно сохранилось на исходном уровне. По существующим градациям почва должна быть отнесена к слабо нуждающимся в известковании.

В 2002 г. на первом поле, соответственно в 2003 и 2004 гг. на втором и третьем поле проведено известкование по 1 г. к. на вариантах с основным внесением различных форм известковых удобрений и соответственно по 0,5, 1,0, 1,5 и 2,0 г. к. на вариантах с различными дозами известняковой муки при периодическом известковании почвы. Мелиоранты вносили под вспашку. Схема опыта включала 8 вариантов (табл. 1).

В исследованиях использовали электросталеплавильный самораспадающийся металлургический шлак, в составе которого из минералов преобладал двухкальциевый силикат 2Са0^БЮ2. Вытяжкой 1н ИЫ03 извлечено (мг/кг): Си - 2; 2п - 20; Мо - 6; Cd -0,2; РЬ - 11,7; Бе - 3,1; Бг - 15; Аэ - 1,3; Со -6; N - 4; И - 100; Мп - 1500. В составе шлаков допускается до 3,5 %% Сг3+, а также примеси Сг6+ в количествах, не превышающих 30 мг/кг. Содержание хрома было ниже этих допустимых величин.

С 1968 по 1976 годы в опыте возделы-вались, чередуясь, картофель, лен и люпин. С 1977 года чередование культур севооборота было следующим: ячмень с подсевом клевера, клевер, ячмень, лен, овес, картофель. Минеральные удобрения в качестве фона под зерновые вносили под

Таблица 1

Схема опыта

№ Вариант опыта

вари- Основное известкование по 1 г. к. Повторное известкование

анта 1977 г. 2002 г.

1 Контроль - ЫРК - фон (без извести) - -

2 Фон + известняковая мука в 1968 г. - -

3 То же + по 0,5 г. к. + по 0,5 г. к.

4 То же + по 1,0 г. к. + по 1,0 г. к.

5 То же + по 1,5 г. к. + по 1,5 г. к.

6 То же + по 2,0 г. к. + по 2,0 г. к.

7 То же - + по 1,0 г. к.

8 Фон + металлургический шлак в 1968 г. - + по 1,0 г. к.

Количество осадков, мм

Месяц 1977 год 1978 год 1979 год

Среднее многолетнее Фактическое Среднее многолетнее Фактическое Среднее многолетнее Фактическое

Май 46,6 69,1 46,6 66,2 46,6 5,9

Июнь 60,2 75,0 60,2 86,9 60,2 12,3

Июль 72,3 67,8 72,3 92,5 72,3 136,5

культивацию в дозах: под ячмень с подсевом трав - И90Р120К120; ячмень и овес -Ы90Р90К90. Под картофель фосфорные и калийные удобрения (по 160 кг д. в.) вносили осенью под зяблевую вспашку, азотные (Ы160) - весной под безотвальную перепашку. Под лен фосфорные и калийные удобрения (Р60К150) вносили под зяблевую вспашку, азотные (Ы20) - весной под культивацию. Клевер не удобрялся. Использовали удобрения в форме аммиачной селитры (34,5 % Ы), двойного суперфосфата (42 % Р205), хлористого калия (57 % К20).

С 2002 года опыт проводится в севообороте: однолетние травы, овес + травы, травы 1 г. п., картофель, ячмень + травы. Посев проводился в оптимальные сроки с соблюдением агротехнических мероприятий, принятых для хозяйств Смоленской области. В качестве минеральных удобрений применяли азофоску из расчета 60 кг действующего вещества ЫРК под культивацию. Учет урожая зерновых культур проводили поделяночно комбайном «Сампо» с очисткой вороха и приведением зерна к стандартной влажности с последующим пересчетом на гектар. Для учета урожая трав косилкой убирали всю делянку с последующим взвешиванием. Урожай приводился в пересчете на стандартную влажность: зерна - 14 %, трав - 16 %. Средняя проба картофеля с каждой делянки - 30 кустов. Отбор почвенных проб проводили после уборки урожая полевых культур.

Полевой опыт в трёх полях позволяет выявить влияние погодных условий на урожай сельскохозяйственных культур в течение трёх лет.

1977, 1978 и 1980 годы были обычными для Смоленской области по количеству выпадающих атмосферных осадков. В 1979 году количество выпавших осадков в мае составило по сравнению со средними многолетними показателями 13 %, а в июне -20 % (табл. 2).

Удвоение количества осадков в июле не могло компенсировать отрицательное влияние засухи в мае и июне. Урожай ячменя на контрольном варианте в засушливый год был в 4,3...5,1 раза ниже, чем в средние годы по многолетним метеорологическим наблюдениям. Действие основного известкования, проведенного дозой по гидролитической кислотности (9 т/га Са-СО3) за 10-12 лет существенно ослабело, хотя и было достоверным (табл. 3).

По мере увеличения доз СаСО3 до 1,5 по г. к. прибавки урожая от известкования во все годы возрастали в 1,5.2,0 раза. Применение двойной по гидролитической кислотности дозы извести не только не дало дополнительного эффекта, но и привело к близкому по достоверности снижению прибавки урожая по сравнению с полуторной дозой СаСО3, которая обеспечила уровень реакции среды в почве, соответствующий рН = 5,8.6,4. Эти данные подтверждают результаты лизиметрических иссле-

Таблица 3

Влияние периодического известкования на урожай ячменя в нормальные по увлажнению и засушливый годы, ц/га

Вариант опыта Нормальные по увлажнению годы Засушливый год

1977 1978 1979

Урожай Прибавка Урожай Прибавка Урожай Прибавка

N9^120^20 - фон 38,0 - 31,9 - 7,4 -

Фон + основное известкование 43,9 5,9 37,4 5,5 11,9 4,5

- // - + 0,5 г. к. повторно 48,0 10,0 40,8 8,9 17,2 9,8

- // - + 1,0 г. к. повторно 49,4 11,4 43,6 11,7 19,6 12,2

- // - + 1,5 г. к. повторно 53,7 15,7 48,6 16,7 20,4 13,0

- // - + 2,0 г. к. повторно 51,2 13,2 45,1 13,2 20,0 12,6

Среднее от известкования 11,2 11,2 10,4

НСР05, ц/га 3,0 3,6 3,0

Влияние повторного известкования на урожай клевера в различные по увлажнению годы, ц/га

Вариант опыта Норм. год Засуш. год Норм. год рН

урожай прибавка урожай прибавка урожай прибавка

Фон - последействие ЫРК 60,7 - 22,6 - 69,5 - 4,4

Фон + основное известкование 80,6 19,9 35,1 12,5 85,7 16,2 5,1.5,6

- // - + 0,5 г. к. повторно 90,0 29,3 38,4 15,8 87,5 18,0 5,6.6,0

- // - + 1,0 г. к. повторно 95,1 34,4 41,2 18,6 93,7 24,2 5,4.6,1

- // - + 1,5 г. к. повторно 101,8 41,1 47,3 24,7 98,3 28,8 5,8.6,4

- // - + 2,0 г. к. повторно 100,7 40,0 47,6 25,0 96,9 27,4 5,9.6,4

НСР05 5,4 2,2 6,6

Средняя прибавка урожая ц/га 32,9 19,3 22,9

% 54,2 85,3 32,9

дований, показавших, что удвоение дозы извести не приводит к дополнительному повышению урожая, но сильно увеличивает потери кальция из почвы с инфильтра-ционными водами [10, 11]. Прибавки урожая от различных доз СаСО3 и средние по всем вариантам с применением извести существенно не различались. Следовательно, эти экспериментальные данные позволяют утверждать, что эффективность основного и повторного известкования не зависела от метеорологических условий. Если же прибавку урожая брать в отношении к фоновому варианту, то она в среднем составила в условиях нормального по увлажнению года 29.-35 %, а в условиях засухи - 141 %. Следовательно, в условиях экстремального по атмосферным данным года относительная эффективность известкования повысилась в 4,5.5,0 раз.

Аналогичные данные получены на культуре клевера (табл. 4). В условиях засухи периодическое известкование обеспечило удвоение урожая сена клевера, который на фоновом варианте снизился в 3 раза. Относительная эффективность действия извести на урожай в засушливый год была в 2 раза выше.

Исследование корреляционной зависимости между урожаями клевера, ячменя и физико-химическими свойствами почвы в различные по метеорологическим условиям годы показало, что коэффициенты корреляции были идентичными и различались между собой в пределах 0,02.0,03 при колебаниях значений от 0,75 до 0,83 (табл. 5). Теснота связи между урожаями ячменя, клевера с рН, гидролитической кислотностью и степенью насыщенности почв основаниями была одного порядка, следовательно, в условиях периодического известкования эти показатели могут быть исполь-

зованы как для характеристики кислотно-щелочного состояния среды в почве, так и для определения доз и сроков периодического известкования.

Таблица 5

Корреляционная зависимость между урожаем культур и физико-химическими свойствами почвы в нормальные по увлажнению и засушливые годы

Коэффициент корреляции

Ячмень Клевер

Фактор взаимодействия о Засушл. о о Засушл. о

Н X Н Н

рН 0,80 0,75 0,81 0,82 0,81 0,82

Нг -0,81 -0,78 -0,77 -0,83 -0,82 -0,78

V 0,81 0,77 0,76 0,82 0,82 0,81

Крайне засушливым был 2008 год. Урожай ячменя на неизвесткованной почве по сравнению с 2006 и 2007 годами, которые по метеорологическим условиям были близки к среднемноголетним показателям, снизился в 3,0.3,5 раза. На вариантах с произвесткованной почвой снижение урожая в результате засушливых условий составило 1,9.2,1 раза, то есть было на 37.40 % меньше. Средние по вариантам с известкованием прибавки урожая по годам находились в пределах 9,9.11,5 ц/га зерна ячменя и существенно не различались, находясь в пределах ошибки опыта (табл. 6).

Относительная прибавка урожая по отношению к фону свидетельствует о том, что эффективность известкования в условиях засухи в 2,5.3,3 раза выше. Эти материалы подтверждают, что периодическое известкование является важнейшим фак-

Влияние повторного известкования на урожай зерна ячменя

Вариант опыта Урожай зерна ячменя, ц/га

Год В среднем за 3 года Прибавка, ц/га

2006 2007 2008 Общая От повтор. известк.

Фон - ЫРК 25,9 21,8 7,4 18,4 - -

Известняковая мука в 1968 г. по 1,0 г. к. 27,1 27,1 11,9 22,0 3,6 -

- // - +0,5 г. к. в 1977г. + 0,5 г. к. в 2002 г. 33,8 31,3 15,2 26,8 8,4 4,9

- // - +1,0 г. к. в 1977г. + 1,0 г. к. в 2002 г. 38,6 33,5 17,6 29,9 11,5 7,9

- // - +1,5 г. к. в 1977г. + 1,5 г. к. в 2002 г. 39,6 36,9 19,4 32,0 13,6 10,0

- // - +2,0 г. к. в 1977г. + 2,0 г. к. в 2002 г. 37,8 34,8 20,1 30,9 12,5 8,9

- // - + 1,0 г. к. в 2002 г. 38,8 34,5 18,1 30,5 12,1 8,5

Металлургич. шлак в 1968 г. по 1,0 г. к. + 1,0 г. к. в 2002 г. 38,6 35,2 18,7 30,9 12,5 8,9

ИСР05, ц/га 2,4 3,1 2,3 3,0

Р, % 3,9 6,1 4,7 2,5

тором стабилизации урожая в условиях засухи.

Эффективность основного известкования в 1968 году за 40 лет последействия полной по гидролитической кислотности дозы известняковой муки (8,2 т/га СаСО3) фактически находилась в пределах ошибки опыта. Двукратное повторное внесение дозы извести по 0,5 г. к. было за 40 лет явно недостаточным. Максимальный эффект получен при двукратном повторном внесении известняковой муки в дозе по 1,5 г. к. Применение двойной дозы извести себя не оправдало (табл. 7).

Следует отметить высокую эффективность двукратного известкования почвы металлургическим шлаком при меньшей общей дозе его внесения, что свидетельствует о большой перспективности известкования почв силикатными формами известковых материалов. Многолетние исследования лаборатории известкования почв ВНИИА известьсодержащих отходов промышлен-

ности показали настоятельную необходимость широкого использования металлургических шлаков для устранения избыточной кислотности почв. Однако при подготовке необходимо оптимизировать гранулометрический, минералогический и фазовый их составы.

Результаты исследований свидетельствуют о том, что известкование почв с избыточной кислотностью является важнейшим мероприятием по стабилизации урожая в засушливые годы. Особенно это касается яровых зерновых и многолетних трав, так как на периодически известкуемых почвах в экстремальных погодных условиях можно дополнительно получить до 10 ц/га сельскохозяйственной продукции в пересчете на зерновые единицы. В этом отношении показателен опыт Белоруссии, где огромные площади пахотных почв представлены песчаными и супесчаными разновидностями, также в условиях засухи получившей средний урожай зерновых по

Таблица 7

Влияние повторного известкования на урожай зерна ячменя, ц/га

Вариант опыта Урожай ячменя, ц/га Прибавка урожая от известкования, ц/га РН Нг Ноб V, %

общая в т. ч. от повторного мг-экв. на 100 г почвы

Мд0Р120К120 - фон 25,8 - - 4,3...4,6 4,3...5,0 0,3...0,4 41...57

Фон + основное известкование 31,1 5,3 - 5,0...5,7 2,4...3,5 0,1 58...78

- // - + 0,5 г. к. повторно 35,3 9,5 4,2 5,2...6,0 2,0...2,4 0,0...0,1 73...85

- // - + 1,0 г. к. повторно 37,5 11,7 6,4 5,6...6,2 1,6...2,1 0,0 80...89

- // - + 1,5 г. к. повторно 40,9 15,1 9,8 5,7...6,4 1,3...2,0 0,0 84...91

- // - + 2,0 г. к. повторно 38,8 13,0 7,7 5,8...6,7 1,0...1,8 0,0 89...95

НСР05, ц/га 2,1

республике более 30 ц/га и обеспечившей производство зерна около 850 кг на душу населения.

Актуальность известкования почв в России связана с наличием наибольших, по сравнению с другими странами, площадей почв с избыточной кислотностью (более 50 млн. га по неполным данным агрохимического обследования). При этом площадь почв, на которых необходимо проводить периодическое внесение известковых удобрений, на 20.25 % больше. Известкование в стране проводится в ничтожном объёме -300 тыс. га в год при необходимых 7.8 млн. га. На поля в год вносится не более 1,5 млн. т. известковых удобрений, в то время как только на компенсацию потерь кальция из почвы и поддержание на существующем уровне реакции среды требуется 25.30 млн. тонн известковых материалов ежегодно. Поэтому необходимость известкования почв с ежегодным внесением не менее 45.50 млн. т. известковых удобрений является обязательным государственным мероприятием.

Литература

1. Алямовский, Н. И. Влияние известкования почвы на урожай и качество хлебных злаков / Н. И. Алямовский // Известкование почв по данным полевых опытов в СССР. -М., 1941. - С. 73-123.

2. Кедров-Зихман, О. К. Действие известкования дерново-подзолистых почв на травосмесь клевера с тимофеевкой / О. К. Кед-ров-Зихман, С. С. Ярусов, Н. И. Алямовский // Труды ВИУА. - М., 1955. - Вып. 31. -С. 21-85.

3. Кедров-Зихман, О. К. Результаты ра-

боты лаборатории известкования почв ВИУА (1932-1959 гг.) / О. К. Кедров-Зихман // Труды ВИУА. - М., 2008. - Вып. 38. - С. 7-28.

4. Шильников, И. А. Известкование почв / И. А.Шильников, Л. А. Лебедева. - М.: Аг-ропромиздат, 1987. - 171 с.

5. Шильников, И. А. Известкование как фактор урожайности и почвенного плодородия / И. А. Шильников, В. Г. Сычев, Н. А. Зе-ленов, Н. И. Аканова, Л. С. Федотова. - М., 2008. - 338 с.

6. Небольсин, А. Н. Известкование почв / А. Н. Небольсин. - Л., 1983. - 280 с.

7. Небольсин, А. Н. Теоретические основы известкования почв / А. Н. Небольсин, З. П. Небольсина. - СПб., 2005. - 252 с.

8. Шильников, И. А. Потери питательных элементов с инфильтрационными водами и способы их снижения / И. А. Шиль-ников, М. Н. Мельникова, Н. М. Варюшкина, С. Н. Лебедев. - М., 1989. - 162 с.

9. Шильников, И. А. Определение потерь кальция из пахотных почв по данным полевых опытов / И. А. Шильников, Н. И. Аканова, Л. С. Федотова // Плодородие. -2004. - № 2. - С. 21-23.

10. Окорков, В. В. Известкование - первоочередная задача стабилизации и экологизации земледелия Нечерноземной зоны / В. В. Окорков // Современные проблемы и перспективы известкования кислых почв. -СПб., 2010. - С. 24-29.

11. Кедров-Зихман, О. К. Известкование почв и применение микроэлементов / О. К. Кедров-Зихман. - М., 1957. - 430 с.

12. Виноградов, В. И. Влияние известкования на физические свойства дерново-подзолистых почв / В. И. Виноградов // Труды ВИУА. - М., 1955. - Вып. 31. - С. 499-516.