Влияние систем удобрения и известкования на продуктивность полевого севооборота и агрохимические свойства дерново-подзолистой легкосуглинистой почвы в условиях северного Нечерноземья

Объекты, условия и методы исследования

Полевой опыт по изучению влияния систем удобрения на
агрохимические свойства дерново-подзолистой почвы и урожайность
культур севооборота заложен в 2015 – 2017 гг. на учебно-опытном поле
ФГБОУ ВО Вологодской ГМХА имени Н. В. Верещагина.
По результатам почвенного обследования почва участка опыта была
классифицирована как дерново-среднеподзолистая легкосуглинистая на
покровном суглинке. Перед закладкой опыта пахотный слой (0 – 20 см)
обладал следующими агрохимическими характеристиками: кислотность
рНKCl – 5,1 – 5,2 ед., содержание органического углерода (Сорг.) – 1,50 –
1,86 % (по Тюрину) подвижного фосфора – 251 – 296 мг/кг, калия – 116 – 148
мг/кг почвы (по Кирсанову), гидролитическая кислотность составляла – 3,40
– 4,14 ммоль (экв) / 100 г, (по Каппену) сумма поглощённых оснований –
10,5 – 12,8 ммоль (экв) / 100 г почвы (по Каппену – Гильковицу) (Налиухин и
др., 2015).
Объектами исследования служили культуры, организованные в
следующий севооборот: 1. Вико-овсяная смесь (вика яровая сорт Льговская
22, овёс сорт Лев); 2. Озимая пшеница (сорт Московская 56); 3. Ячмень (сорт
Сонет) с подсевом клевера; 4. Клевер луговой (сорт Дымковский) 1 г. п; 5.
Овес (сорт Лев). Все сорта культур имели репродукцию не ниже РС 1 и
включены в государственный реестр селекционных достижений по Северо-
Западному региону.
Предметом исследования были следующие системы удобрения:
1. Без удобрения (контроль). 2. Органическая (навоз, 50 т/га).
3. Минеральная (NPK). 4. Первая органо-минеральная (навоз, 25 т/га + ½
NPK). 5. Вторая органо-минеральная (навоз, 50 т/га + NPK).
Все системы удобрения были выровнены по действующему веществу,
и изучались на двух фонах кислотности: без известкования (pHсол. 5,1 – 5,2
ед.) и с известкованием (pHсол. 5,8 – 5,9 ед.). Среднегодовая доза
минеральных удобрений, за 3 года применения составила N50P40K75. На двух
последних культурах севооборота (клевере луговом и овсе) изучали
последействие ранее внесенных удобрений. За ротацию севооборота (5 лет)
во 2 – 4 вариантах опыта было внесено N150P120K225, а в пятом варианте –
N300P240K450.
В качестве органического удобрения использовали навоз КРС на
опилочной подстилке, с содержанием питательных веществ: N – 0,27 %, Р2O5
– 0,24 %, К2О – 0,45% и влажностью 80%. Из минеральных удобрений
применяли: аммиачную селитру (N – 34,4%), азотно-фосфорно-калийное
удобрение (N –15% Р2O5 – 15 % К2О – 15 %), азофоску (АЗФК) (N – 13%
Р2O5 – 19 % К2О – 19 %), калий хлористый (К2О – 60 %). Известкование
проводили известняковой мукой с содержанием СаСО3 – 98 %, по 1,0 Нг.
Известь и навоз вносили под первую культуру севооборота (вико-
овсяную смесь). В качестве основного удобрения использовали хлористый
калий и азофоску и азотно-фосфорно-калийное удобрение. Аммиачную
селитру использовали в качестве подкормки.
Повторность вариантов опыта – трехкратная. Площадь делянки опыта
100 м , расположение – систематическое.
Почву под посев культур подготавливали общепринятыми методами
для региона исследования. Удобрения и известь вносили вручную. Сроки
посева культур – оптимальные, с учетом погодных условий. Срок между
внесением удобрения и посевом культуры – не более 24 часов.
Учет урожайности проводили поделяночно. Уборку зерновых культур
осуществляли с помощью комбайна Sampo Terrion 500, с оставлением
соломы на поле, для последующей запашки. Уборку вико-овсянной смеси и
клевера проводили при помощи роторной косилки КРН-3,6, агрегатирован-
ной с трактором МТЗ-82, с последующим сгребанием зеленой массы и
удалением с поля.
Отбор почвенных образцов на агрохимические показатели осуществлялся
на основании ГОСТ 28168-89 «Почвы. Отбор проб» (с 2020 года ГОСТ Р 58595-
2019), поделяночно. Зерно на химический анализ отбирали согласно ГОСТ
13586.3-2015, зеленую массу в соответствии с ГОСТ 27262-87, также со всех
делянок опыта, с выделением среднего образца по варианту.
Химические анализы почвы и растений проводили согласно ГОСТам,
используя общепринятые методики.
Статистическую обработку данных полевого опыта проводили в
соответствии с методиками указанными Доспеховым (Доспехов, 1985).
Погодные условия вегетационного периода во время проведения опыта
представлены в виде ГТК Селянинова в таблице 1.

Таблица 1. Гидротермический коэффициент Селянинова
вегетационных периодов 2015 – 2020 гг. за время проведения опыта
В среднем за
Годмайиюньиюльавгуст сентябрь
вегетацию
20152,01,01,21,32,11,5
20160,61,00,72,12,61,4
20172,23,52,50,82,52,3
20181,01,01,61,12,41,4
20190,91,13,32,32,92,1
20204,62,02,61,51,62,5
Среднее за опыт1,91,62,01,52,31,9
Среднемноголетнее1,31,51,41,72,01,6

Агроклиматические условия 2017, 2019 и 2020 годов были неблагопри-
ятны для роста и развития растений ввиду повышенного уровня осадков веге-
тационного периода, что сказалось на эффективности внесенных удобрений.
Наиболее оптимальные параметры ГТК для роста и развития растений
наблюдались в 2015, 2016 и 2018 гг.
РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

Влияние различных систем удобрения и известкования на
агрохимические показатели дерново-подзолистой легкосуглинистой
почвы

Изменение основных физико-химических параметров дерново-
подзолистой легкосуглинистой почвы, под действием изучаемых систем
удобрения и известкования, представлены в таблице 2.

Таблица 2. Изменение физико-химических параметров плодородия в пахотном слое
дерново-подзолистой легкосуглинистой почвы (0 – 20 см)
при действии систем удобрения и известкования за ротацию севооборота

Известкование (фактор А)
pHkclНгS
Системы удобрений (фактор В)ед.ммоль(экв)/100г
До закладки опыта (2015 г.)
5,23,89,4
Окончание ротации (2019 г.)
б/и с/и б/и с/и б/и с/и
1. Контроль (без удобрения)5,1 5,9 2,31,7 11,2 13,7
2. Навоз, 50 т/га5,0 5,8 2,51,7 11,5 12,8
3. NPK экв.2 вар. по д.в.4,9 5,8 2,91,9 10,5 11,6
4. Навоз, 25 т/га + ½ NPK. в сумме вар.2 по д.в.5,0 5,9 2,81,7 10,8 12,7
5. Навоз, 50 т/га + NPK в сумме двойн. доза вар. 2 по д.в. 5,0 5,9 2,81,8 11,3 13,1
Среднее по фактору А (изв.)5,0 5,9 2,61,8 11,0 12,8
НСР05 фактора А (извест.)0,10,11,5
НСР05 фактора В (удобрен.) и взаимодействия АВ0,10,22,3
НСР05 част. различий0,20,23,3

Примечание: б/и – без известкования, с/и – с известкованием, pHkcl – кислотность
солевой вытяжки, Нг – гидролитическая кислотность, S – сумма поглощенных оснований

Применение извести в дозе по 1,0 Нг, улучшило основные физико-
химические показатели дерново-подзолистой почвы, по сравнению с
первоначальным уровнем. Причем, разница между фонами (с известью и без
внесения извести), во всех вариантах опыта в конце ротации была статис-
тически достоверной, по всем изучаемым физико-химическим параметрам.
Применение всех систем удобрения (2 – 5 варианты), способствовало
изменению pHkcl в сторону подкисления, как по сравнению с первоначальным
уровнем, так и в конце ротации. Наиболее существенным (на 0,2 pHkcl), было
снижение кислотности почвы в третьем варианте при внесении
физиологически кислых минеральных удобрений.
Сходные закономерности были получены попоказателям
гидролитической кислотности и суммы поглощенных оснований. Причем,
следует отметить, что в варианте с минеральной системой удобрения,
различия в значениях суммы поглощенных оснований между извест-
кованным фоном и фоном без применения СаСО3 было статистически
несущественным. Это говорит о том, что даже действие извести, не вполне
может нивелировать большой вынос оснований (в частности кальция), при
применении физиологически кислых минеральных удобрений.
Изначально высокое содержание подвижного фосфора в почве участка
опыта не способствовало выявлению статистически достоверного влияния
известкования и систем удобрений на его изменение (табл. 3).
Таблица 3. Изменение содержания подвижного фосфора (по Кирсанову)
и степени подвижности Р2О5 (по Скофилду) в почве
от действия систем удобрения и известкования за ротацию севооборота
Известкование (фактор А)
Р2О5 HClР2О5 CaCl2
мг/кгмг/л
Системы удобрений (фактор В)До закладки опыта
(2015 г.)
2730,64
Окончание ротации
(2019 г.)
б/ис/иб/ис/и
1. Контроль (без удобрения)249 272 0,250,23
2. Навоз, 50 т/га244 259 0,250,23
3. NPK экв. 2 вар. по д.в.250 272 0,250,24
4. Навоз, 25 т/га + ½ NPK, в сумме вар.2 по д.в.260 273 0,270,27
5. Навоз, 50 т/га + NPK, в сумме двойн. доза вар. 2 по д.в.282 288 0,390,33
Среднее по фактору А (изв.)257 273 0,280,26
НСР05 фактора А (извест.)Fфакт.< Fтеор. Fфакт.< Fтеор. НСР05 фактора В (удобрен.) и взаимодействия АВFфакт.< Fтеор.Fфакт.< Fтеор НСР05 част. различийFфакт.< Fтеор.Fфакт.< Fтеор Примечание: Р2О5HCl – подвижный фосфор, Р2О5CaCl2 – степень подвижности фосфора, б/и – без известкования, с/и – с известкованием В конце ротации севооборота, разница в содержании фосфора, определяемого в 0,2 н. HCl, между двумя фонами (известкованным и неизвесткованным) была статистически несущественной по всем вариантам опыта. Однако, на известкованном фоне, к окончанию ротации содержание подвижного фосфора в пахотном слое во всех изучаемых вариантах было несколько выше (в среднем по опыту на 6%). Влияние систем удобрений на содержание подвижного фосфора также не подтвердилось статистически. Впрочем, как на фоне извести, так и без известкования, заметна тенденция увеличения содержания Р2О5 на 6 – 13% от контрольного варианта (без удобрения) к варианту с органо-минеральной системой удобрения. Степень подвижности фосфора (в 0,02 н. СаСl2), незначительно изменя- лась по вариантам опыта, между двумя фонами (известкованным и без извес- ти). Причем следует особенно отметить, что несмотря на статистически незначимые различия, во всех вариантах систем удобрения известкование не способствовало увеличению степени подвижности фосфора в сравнении с неизвесткованным фоном. По всей вероятности, это связано с исходно высоким содержанием подвижного фосфора и слабокислой реакцией почвенного раствора. По результатам исследования, отмечали снижение количества подвижного калия (по Кирсанову), в конце ротации севооборота (табл. 4). Таблица 4. Изменение содержания подвижного калия (по Кирсанову) и степени подвижности К2О (по Скофилду) в почве от действия систем удобрения и известкования за ротацию севооборота Известкование (фактор А) К2О HClК2О CACl2 Системы удобрений (фактор В)мг/кгмг/л До закладки опыта (2015 г.) 12011,2 Окончание ротации (2019 г.) б/ис/иб/ис/и 1. Контроль (без удобрения)1038610,5 11,4 2. Навоз, 50 т/га117898,812,1 3. NPK экв.2 вар. по д.в.1129311,5 14,1 4. Навоз, 25 т/га + ½ NPK, в сумме вар.2 по д.в.1061058,815,4 5. Навоз, 50 т/га + NPK в сумме двойн. доза вар. 2 по д.в.11710610,8 15,7 Среднее по фактору А (изв.)1119610,1 13,7 НСР05 фактора А (извест.)102,9 НСР05 фактора В (удобрен.) и взаимодействия АВFфакт.< Fтеор. Fфакт.< Fтеор. НСР05 част. различийFфакт.< Fтеор. Fфакт.< Fтеор. Примечание: К2О HCl – подвижный калий, К2ОCACl2 – степень подвижности калия, б/и – без известкования, с/и – с известкованием. Следует отметить, что на количество подвижного калия, как и на степень его подвижности (по Скофилду), оказало влияние известкование. Так, по фону извести содержание калия в среднем по опыту было на 14 % меньше, чем на неизвесткованном фоне (различие подтвердилось статистически). Что же касается степени подвижности К2О, то здесь наблюдали полную противоположность в изменении тенденции. Известкование статистически достоверно увеличило степень подвижности, во всех вариантах опыта, а в среднем по опыту на 3,6 мг/л. Влияние систем удобрения на подвижность калия, статистически не подтвердилось. Но, по фону извести максимальное увеличение, в сравнении с контрольным вариантом (без удобрения), отмечали при применении 2-й органо-минеральной системы удобрения, – 38 %, а на неизвесткованном, преимущество оставалось за минеральной системой, + 9 %, к варианту без удобрения (контрольному), на аналогичном фоне (без внесения извести). Разница в содержании Сорг. в конце ротации севооборота между двумя фонами кислотности (с известкованием и без него), была статистически несущественной (табл. 5). Таблица 5. Изменение содержания и запаса Сорг. в почве в зависимости от действия систем удобрения и известкования за ротацию севооборота Известкование (фактор А) Сорг., %Запас Сорг. т/га Системы удобрений (фактор В)До закладки опыта (2015 г.) 1,5445,0 Окончание ротации (2019 г.) б/ис/иб/ис/и 1. Контроль (без удобрения)1,54 1,45 43,541,0 2. Навоз, 50 т/га1,71 1,52 48,342,9 3. NPK экв.2 вар. по д.в.1,48 1,46 41,641,2 4. Навоз, 25 т/га + ½ NPK , в сумме вар.2 по д.в.1,74 1,58 49,044,7 5. Навоз, 50 т/га + NPK, в сумме двойн. доза вар. 2 по д.в.1,68 1,81 47,450,9 Среднее по фактору А (изв.)1,63 1,56 45,944,1 НСР05 фактора А (извест.)Fфакт.< Fтеор. Fфакт.< Fтеор. НСР05 фактора В (удобрен.) и взаимодействия АВFфакт.< Fтеор. Fфакт.< Fтеор. НСР05 част. различийFфакт.< Fтеор. Fфакт.< Fтеор. Примечание: Сорг. – углерод органического вещества, б/и – без известкования, с/и – с известкованием, запас Сорг. – 0 – 20 см, d=1,43 г/см3 Изменение запасов Сорг. от системы удобрения или известкования, также не подтвердилось статистически. Отмечали тенденцию снижения запасов Сорг. на фоне известкования, в среднем по опыту на 4 %, в относительных единицах, по сравнению с неизвесткованным фоном. В четырех из пяти вариантов, за ротацию севооборота произошло снижение запасов органического углерода в слое 0 – 20 см, исключение составил вариант с органо-минеральной системой в двойной дозе (5 вариант). В этом варианте, напротив, по фону известкования запасы Сорг. превышали аналогичный показатель на неизвесткованном фоне на 3,5 т/га на уровне тенденции. Влияние различных систем удобрения и известкования на урожайность культур севооборота В целом по севообороту, известкование статистически достоверно увеличивало урожайность всех культур (табл. 6). Таблица 6. Влияние систем удобрения и известкования на урожайность культур севооборота, в среднем за 2 года, ц/га Фактор А – известкование Клевер Вико – луговой овсянаяОзимая Ячмень(зеленаяОвес смесьпшеница Фактор В –(зерно)масса, в(зерно) (зеленая(зерно) системысумме 2 масса) удобренияукоса) +/-+/-+/-+/-+/- ц/гац/гац/гац/гац/га к конт.к конт.к конт.к конт.к конт. pHkcl 5,1 – 5,2 ед. (А1 – без известкования) 1. Контроль223,4-25,5-10,4-434,1-32,3- 2. Навоз, 50 т/га284,1+60,734,0+8,512,2+1,8488,0 +57,035,6+3,3 3. NPK экв.2 вар. 289,8+66,437,4+11,917,0+6,6482,6+48,536,2+3,9 по д.в. 4. Навоз, 25 т/га +½ NPK, в 313,2+89,844,0+18,516,0+5,6498,9+64,841,9+9,6 сумме вар.2 по д.в. 5. Навоз, 50 т/га + NPK, двойн. 381,1 +157,748,5+23,021,8+11,4554,9+120,842,9+10,6 доза вар. 2 по д.в. Ср. по А1298,3-37,9-15,5-491,7-37,8- pHkcl 5,8 – 5,9 ед. (А2 – с известкованием) 1. Контроль237,7-29,4-13,4-453,0-34,3- 2. Навоз, 50 т/га302,9+65,240,8 +11,415,7+2,3529,6 +76,639,1+4,8 3. NPK экв.2 вар.318,0+80,346,7 +17,320,0+6,6535,9 +82,939,2+4,9 4. Навоз, 25 т/га +½ NPK, в сум-342,1 +104,449,6+20,218,9+5,5570,9 +117,941,5+7,2 ме вар. 2 по д.в. 5. Навоз, 50 т/га + NPK, двойн. 418,8 +181,155,6+26,225,4+12,0620,2 +167,244,3+10,0 доза вар. 2 по д.в. Ср. по А2323,9-44,4-18,7-541,9-39,7 НСР05 фактора А13,21,60,821,11,0 НСР05 фактора В 20,92,51,333,41,6 и АВ НСР05 част. 29,53,51,947,12,3 различий Примечание: б/и – без известкования, с/и – с известкованием, клевер – первый год последействия минеральных удобрений, овес – второй год последействия минеральных удобрений. Наибольшее влияние известкование оказало на 3-й год после внесения (культура ячмень), когда разница в урожайности на опыте между фоном извести и фоном без известкования составила 21%. Этот факт подтверждает известное положение, о чувствительности ячменя к изменению реакции почвенной среды. Однако, стоит отметить, что данное положение было сформулировано при известковании кислых и среднекислых почв, в представленной же работе, культура реагировала на известкование и слабокислой почвы. Наименьшую разницу в урожайности между двумя фонами кислотности в среднем по опыту, отмечали на последней культуре севооборота - овсе. Прибавка урожайности от известкования составила всего 5%, но была статистически достоверной. По всей вероятности, это связано с биологическими особенностями овса, как культуры способной толерантно относиться к кислотности почвы. Максимальную прибавку урожайности на всех культурах севооборота обеспечила органо-минеральная система удобрения при внесении навоза КРС в дозе 50 т/га + NPK в эквивалентной дозе по д.в. (5 вариант). Причем, максимальный уровень прибавки урожайности (в относительных единицах) от системы удобрения отмечали при возделывании ячменя (+110 % к контролю на неизвесткованном фоне и 90 % на известкованном). Скорее всего, данный факт объясняется увеличением интенсивности микро- биологических процессов в почве, а также улучшения питательного режима почвы для возделываемых культур. Отдельно взятые минеральная и органическая системы удобрения не способствовали в почвенно – климатических условиях Севера Нечерноземья полному раскрытию потенциала урожайности культур. Так, максимальная прибавка к варианту без удобрения (контрольному), в варианте с органической системой удобрения (2 вариант, навоз, 50 т/га), составляла на неизвесткованном фоне 33%, а на фоне известкования 39 % и была отмечена при возделывании озимой пшеницы (первый год действия). А вот минеральная система удобрения (3 вариант, NPK, экв. по д.в.2 вар.), наибольшую прибавку урожайности к контролю на фоне извести обеспечила при возделывании озимой пшеницы (+59%), а на неизвес- ткованном фоне, при выращивании ячменя (+63%). Что же касается органо-минеральной системы удобрения, представленной в варианте 4 (навоз, 25 т / га +1/2 NPK, в сумме экв. по д.в. варианту 2), то максимальную прибавку урожайности к варианту без удобрения (контрольному), она обеспечила на второй культуре севооборота – озимой пшенице (+72% на слабокислом фоне и +69 % на фоне близком к нейтральному). Также стоит отметить факт снижения прибавок урожайности к контрольному варианту от изучаемых систем удобрения в период последействия (клевер и овес). Для более ясного понимания влияния систем удобрения на урожайность севооборота, все полученные значения урожайности отдельных культур привели к стандартному показателю – зерновым единицам (рис. 1). ц/га з.е.57,3 6050,551,6 45,147,845,4 5042,842,8 37,0 4034,2 10 безсбезсбезсбезсбезс извести известью извести известью извести известью извести известью извести известью 1. Контроль (без 2. Навоз, - 50 т/га 3. NPK, экв. 2 вар. 4. Навоз, - 25 т/га 5. Навоз, - 50 т/га удобрения)+1/2 NPK, в сумме +NPK, в сумме 2-я экв. 2 вар.доза 2 вар. Рисунок 1. Урожайность севооборота в зависимости от известкования и систем удобрения, в среднем за ротацию (ц./га з.е.) НСР05 фактора А (извест.) = 2,1 ц/га з.е., НСР 05 фактора В (системы удобрения) = 3,3 ц/га з.е. НСР 05 част. различий = 4,5 ц/га з.е., «усики» – стандартные отклонения Результаты исследований показывают, что на известкованном фоне урожайность севооборота, в среднем за ротацию, была на 11 % выше, чем на неизвесткованном. Причем данное увеличение статистически достоверно. Наибольшая эффективность была достигнута при использовании второй органо-минеральной системы удобрения (навоз КРС, 50 т/га + NPK). Прибавка к контрольному варианту (без удобрения), на фоне извести составила 55 %, на неизвесткованном фоне – 51 %. Отмечали также тот факт, что действие на урожайность севооборота органической и минеральной систем удобрения (2 и 3 вариант), на не известкованном фоне было равнозначным, а на фоне извести преимущество (статистически несущественное) имела минеральная система удобрения. Применение всех систем удобрения способствовало статистически значимому увеличению урожайности севооборота, причем, как по не известкованному фону, так и по фону известкования. В среднем, по сравнению с контрольным вариантом, увеличение урожайности от систем удобрения за ротацию севооборота составило 33 % на неизвесткованном фоне и 36 % на фоне известкования. Влияние систем удобрения и известкования на химический состав культур севооборота В таблице 7 представлено изменение содержания основных элементов питания в товарной части выращиваемых культур севооборота. Таблица 7. Влияние систем удобрения и известкования на химический состав культур севооборота, в среднем за 2 года Элементы питанияФактор А – известкование Фактор В –Вико-ОзимаяЯчмень сКлеверОвес системыовсянаяпшеницаподсевомлуговой(зерно) удобрениясмесь(зерно)клевера(зеленая (зеленая(зерно)масса, в масса)среднем за 2 укоса) б/и с/и б/ис/иб/ис/иб/ис/и б/ис/и N2,24 2,09 2,09 2,10 1,84 1,79 2,65 2,91 2,33 2,23 1. Контроль P2О5 0,68 0,70 0,95 0,91 0,93 0,86 0,63 0,73 0,85 0,78 (без удобрений) K2О 2,24 2,06 0,50 0,66 0,70 0,75 2,94 3,02 0,59 0,53 N2,41 2,39 2,11 2,14 1,70 1,78 2,81 2,92 2,21 2,27 2. Навоз, 50 т / га P2О5 0,78 0,76 0,93 0,95 0,88 0,87 0,66 0,73 0,75 0,88 K2О 2,16 2,50 0,52 0,65 0,72 0,73 2,75 2,88 0,55 0,52 N2,40 2,49 2,10 2,30 1,90 2,01 2,97 3,12 2,34 2,26 3. NPK экв.2 вар. P2О5 0,74 0,73 0,91 0,90 0,89 0,94 0,72 0,74 0,81 0,72 по д.в. K2О 2,20 2,03 0,51 0,52 0,78 0,78 3,07 3,16 0,54 0,52 4 Навоз, 25 т / гаN2,52 2,23 2,03 2,20 1,68 1,89 2,94 2,90 2,19 2,23 + ½ NPK, в сумме P2О5 0,72 0,71 0,86 0,84 0,91 0,94 0,70 0,70 0,74 0,90 вар. 2 по д.в.K2О 2,16 2,37 0,52 0,50 0,77 0,76 3,00 2,91 0,51 0,53 5. Навоз, 50 т / га + N2,56 2,72 2,41 2,51 2,07 2,10 3,03 2,87 2,25 2,24 NPK, двойн. дозаP2О5 0,83 0,85 0,92 0,92 0,98 0,99 0,71 0,74 0,77 0,79 вар. 2 по д. в.K2О 2,72 2,43 0,54 0,50 0,75 0,75 3,25 3,16 0,50 0,50 Примечание: б/и – без известкования, с/и – с известкованием, клевер – первый год последействия минеральных удобрений, овес – второй год последействия минеральных удобрений. Известкование оказало небольшое влияние на содержание азота в растительных образцах. Однако, на каждой культуре его влияние было различ- ным. В зерне озимой пшеницы, под действием извести увеличилось содержание азота в зерне на 5% (в относительных единицах). Количество азота в зерне ячменя, последней культуре, на которой изучалось действие минеральных удобрений, на фоне известкования выросло на 4%, по сравнению с фоном без внесения извести. В период последействия минеральных удобрений, различие в содержании азота по фонам, закономерно убывало. Что же касается содержания фосфора и калия, то эти показатели колеба- лись в зависимости от биологических особенностей растений, нежели от уровня кислотности. Системы удобрения также повлияли на обеспеченность элементами питания товарной части растениеводческой продукции. В целом, по севообороту был отмечен факт (особенно в первые 3 года – годы применения минеральных удобрений), возрастания содержания азота, фосфора и калия при совместном сочетании минерального и органического удобрения в максимальном количестве (пятый вариант). Однако, в период последействия (последние 2 культуры севооборота), влияние органо-минеральной системы удобрения на содержание азота, фосфора и калия, как в зеленой массе, так и в зерне, стало уменьшаться и практически не выделялось на фоне других вариантов систем удобрения. Таким образом, химический состав растений весьма существенно реагирует на время действия и последействия, как систем удобрения, так и известкования. Влияние различных систем удобрения и известкования на показатели качества культур севооборота Известкование, равно как и системы удобрения, способны оказывать влияние на качество растениеводческой продукции. Данный факт нашел своё отражение в работах Прянишникова Д. Н. (1945), Панникова В. В. (1987), Кук Д. (1977) и ряда других. Основным показателем качества товарной продукции является «сырой» протеин. Также, важное значение имеет и безопасность произведенной продукции, в первую очередь содержание нитратов. В таблице 8 представлено изменение содержания сырого протеина и его сбор, в зависимости от известкования и системы удобрения. Таблица 8. Влияние систем удобрения и известкования на содержание сырого протеина (%), и его сбор (т/га), в среднем за 2 года Вико-Озимая Фактор В –Фак-Клевер овсянаяпшеница*ЯчменьОвес системыторлуговой смесь удобренияА %т/га%т/га%т/га%т/га%т/га б/и14,0 0,6212,10,2611,50,1016,51,4414,60,44 1. Контроль с/и13,1 0,6212,10,3110,70,1218,11,6413,90,45 2. Навоз,б/и15,0 0,8512,00,3510,60,1117,51,7113,80,47 50 т / гас/и14,9 0,9012,80,4511,20,1518,21,9314,20,56 3. NPK экв.2б/и15,0 0,8712,40,4311,90,1718,51,7914,60,49 вар.с/и15,5 0,9912,90,5212,60,2219,52,0914,10,59 4. Навоз, 25б/и15,2 0,9512,00,4510,50,1418,41,8313,70,59 т / га + ½ NPKс/и13,9 0,9512,80,5511,80,1918,12,0713,90,64 5. Навоз, 50б/и16,0 1,2213,50,5612,90,2418,92,1014,10,63 т / га + NPKс/и17,0 1,4314,10,6713,20,2917,92,2214,00,68 Примечание: б/и – без известкования, с/и – с известкованием * – содержание сырого белка в процентах сухого вещества Поскольку содержание «сырого» протеина напрямую взаимосвязано с содержанием азота в продукции, то изменение данного показателя происходило в соответствии с изменением содержания этого элемента (таблица 7). Известкование наиболее существенно повлияло на изменение данного показателя в период внесения минеральных удобрений (звено севооборота вико-овсяная смесь – озимая пшеница – ячмень), увеличив количество «сырого» протеина на 4 – 5% (в относительных единицах), по сравнению с неизвесткованным фоном. В период последействия (клевер – овес), различие по показателю практически исчезло, колебалось на уровне 1 – 2% (в относительных единицах). Среди изучаемых систем удобрения наибольшее влияние на уровень «сырого» протеина оказала вторая органо – минеральная система удобрения (5 вариант). В среднем, по фонам известкования, увеличение показателя по отношению к контрольному варианту (без удобрения) на вико – овсяной смеси составило – 21%, на озимой пшенице – 14%, ячмене – 18%, на клевере луговом – 6%, (всё в относительных единицах), на овсе – равнозначно с вариантом контроль (без удобрения). Отмечали тот факт, что в период применения минеральных удобрений звено севооборота вико-овсяная смесь – озимая пшеница – ячмень), действие как известкования, так и систем удобрения на количество «сырого» протеина повышалось по сравнению с вариантом без применения удобрений (контрольным). А в период изучения последействия систем удобрения, на клевере и овсе – содержание «сырого» протеина «выравнивалось», по отношению к варианту без удобрения. Данный факт наглядно демонстрирует важность удобрений в процессе увеличения качества продукции растениеводства. Сбор «сырого» протеина зависит от его содержания и урожайности культуры. В среднем по севообороту известкование способствовало увеличению сбора «сырого» протеина на 13%, по сравнению с не известкованными вариантами опыта. Причем, наибольшее различие между фонами проявилось на третьей культуре севооборота – ячмене яровом, и составило 28%, а наименьшее – на вико-овсяной смеси – 9 %. Среди изучаемых систем удобрения, наибольший выход «сырого» протеина с единицы площади зафиксировали при использовании органо- минеральной системы удобрения, представленной в 5 варианте (навоз, 50 т/га + NPK, двойная доза варианта 2). Причем, как по фону извести, так и без известкования. В первую очередь, данный факт связан с более высокой урожайностью культур, полученных в этом варианте (в среднем по фонам кислотности + 53% к контрольному – без удобрения) и содержанием «сырого» протеина в продукции. Стоит также отметить, что известкование позволило увеличить и содержание клейковины в зерне озимой пшеницы (хлебопекарной культуры), в среднем по опыту на 5%. Применение второй органо-минеральной системы удобрения (навоз, 50 т/га + NPK), позволило увеличить количество клейковины, по сравнению с контрольным вариантом (без удобрения), в среднем по фонам известкования на 12%, и получить хлебопекарное зерно 2-го класса (Налиухин, Белозёров, 2020). В целом по опыту, применение систем удобрения способствовало улучшению качества продукции. Содержание нитратов в продукции – важный параметр безопасности применяемых агроприемов. При использовании систем удобрения, данный показатель приобретает важное значение. Особенно интересно сравнение органической и минеральной системы удобрения, как «полюсных», по отношению друг к другу (табл. 9). Таблица 9. Влияние известкования и систем удобрения на содержание нитратов в основной продукции выращиваемых растений Вико- Клевер овсянаяОзимая ЯчменьлуговойОвес смесьпшеница Фактор В –(зерно)(зеленая(зерно) (зеленая(зерно) системы удобрениямасса) масса) Фактор А – известкование б/ис/иб/и с/и б/и с/и б/ис/иб/и с/и 1. Контроль184 1939591 85 61 114 12764 66 2. Навоз, 50 т / га225 2119296 89 91 121 13060 60 3. NPK экв.2 вар.150 2009288 96 80 112 18259 62 4. Навоз, 25 т / га + ½NPK202 2029189 96 80 135 12559 59 5. Навоз, 50 т / га + NPK220 3798685 96 80 155 13454 59 ПДК500300300500300 Примечание: б/и – без известкования, с/и – с известкованием Следует сразу отметить, что применение всех изучаемых систем удобрения не привело к накоплению нитратов в товарной части выращиваемых растений, свыше норм ПДК. Максимальный уровень накопления нитратов во всех вариантах опыта отмечали в зеленой массе вико-овсяной смеси. Причем, на неизвесткованном фоне, также, как и на известкованном применение органической системы удобрения (2 вариант, навоз, 50 т/га) увеличило количество нитратов в зеленой массе по отношению к минеральной системе (3 вариант, NPK). Минимальный уровень накопления нитратов в товарной части растения отмечали при возделывании овса, заключительной культуре севооборота. Это говорит о том (косвенно), что влияние непосредственно удобрений на растения снижается, однако, сформированный уровень плодородия, под действием систем удобрения, продолжает оказывать непосредственное влияние на растения. Влияние систем удобрения и известкования на баланс питательных веществ дерново-подзолистой легкосуглинистой почвы Общеизвестно, что при продолжительном отрицательном балансе – ухудшаются агрохимические показатели плодородия почвы, поскольку отчужденные питательные элементы не возвращаются в почву. В результате этого, может сложиться критически низкий уровень питательных веществ, что приведет к неминуемой деградации почвы и ухудшению экологического состояния окружающей среды. По условиям опыта, солома зерновых культур и включенные в севооборот бобовые травы должны были компенсировать часть потерь элементов питания, отчужденных с урожаем. Влияние систем удобрения и фона кислотности рассматривалось как средство увеличения возврата питательных веществ в почву с нетоварной продукцией растениеводства, и как следствие, смещение баланса питательных веществ почвы в положительную сторону. В таблице 10 представлен баланс питательных веществ с учетом возврата части с соломой и азотфиксацией бобовыми культурами. Таблица 10. Баланс питательных веществ с учетом возврата питательных веществ соломой зерновых и накоплением азота бобовыми культурами (за ротацию севооборота, в среднем по двум полям) Фактор ВПоступлениеВыносБаланс,Возмещение Элементы (системывыноса питания удобренияКг/гакг/гакг/га% Известкование (фактор А) б/ис/иб/ис/иб/ис/иб/и с/и 1. КонтрольN244,6 234,1 457,2 502,5 - 212,6 - 268,453 47 (безP2O552,449,4137,9 155,3- 85,5- 105,938 32 удобрения)K2O197,4 194,2 389,1 412,6 - 191,7 - 218,451 47 2. Навоз, 50N429,1 446,1 558,4 629,5 - 129,3 - 183,477 71 т / гаP2O5 184,7 184,2 168,0 197,9 + 16,7- 13,7 110 93 K2O454,2 476,3 430,7 506,7 + 23,5- 30,4 105 94 3. NPK, экв.N443,7 471,7 599,4 696,0 - 155,7 - 224,374 68 вар.2P2O5 181,5 184,8 182,2 202,2- 0,7- 17,499 91 K2O468,4 495,5 469,7 519,7- 1,3- 24,299 95 4. ½ NPK +N446,6 461,1 630,1 687,9 - 183,5 - 226,871 67 навоз, 25P2O5 189,3 189,7 186,7 211,7+ 2,6- 21,3 101 90 т / гаK2O490,8 480,1 483,2 547,1+ 7,6- 67,0 102 88 5. NPK +N688,0 687,6 753,8 835,0- 65,8- 147,491 82 навоз, 50P2O5 313,5 317,3 227,2 258,7 + 86,3+ 58,6138 123 т / гаK2O789,1 769,8 623,0 654,8 + 166,1 + 115,0127 118 В среднемN450,4 460,1 599,8 670,2 - 172,6 - 210,175 69 по опытуP2O5 184,3 185,1 180,4 205,2+ 3,9- 20,1 102 90 K2O480,0 483,2 479,1 528,2+ 0,9- 45,0 100 91 Примечание: поступление с минеральными и органическим удобрениями, возврат с соломой и биологическим азотом, вынос основной продукцией, зерном и зеленой массой, б/и – без известкования, с/и – с известкованием В среднем, по опыту, на известкованном фоне увеличение поступления элементов питания было вполне сопоставимым с аналогичным показателем на неизвесткованном фоне. Тогда как, вынос азота увеличился на 12 %, фосфора на 14 %, калия на 10 %, на известкованном фоне по сравнению с аналогичным показателем на фоне без применения извести. По степени влияния систем удобрения на баланс питательных веществ, выделялась органо-минеральная система, в которой применялось однократное внесение навоза в дозе 50 т/га, в сочетании с минеральными удобрениями, внесенными в эквивалентной дозе по действующему веществу за 3 года (5 вариант). Баланс фосфора и калия в данном варианте сложился положительный, причем, как по фону известкования, так и без применения извести. В целом, по севообороту только в двух вариантах отмечали отрицательный баланс всех элементов питания, на обоих фонах кислотности (с известкованием и без известкования): контрольном (без удобрения, 1 вариант), и с минеральной системой удобрения (3 вариант, NPK, экв. дозе д.в. внесенного с 50 т/га навоза КРС ). В процессе интерпретации полученных результатов полевого опыта, нами была предпринята попытка оценки влияния баланса питательных веществ на изменение содержания элементов питания в почве. Наиболее существенную взаимосвязь обнаружили между изменением подвижного калия в почве (по Кирсанову) и его балансом. На рисунке 2 представлена в графическом варианте корреляция между изменением содержанием в почве калия, определяемого в вытяжке 0,2 н. KCL (по Кирсанову) и его балансом. баланс кг/га Y = 0,09*X - 3,7250 R= 0,59 50 изменение, мг/кг -50-40-30-20-1001020 -50 -100 -150 Рисунок 2. Корреляция между содержанием в почве подвижного калия (по Кирсанову) и его балансом. Y – изменение содержания элемента, X – баланс элемента питания, n – 30 Коэффициент прямолинейной корреляции между показателями равен 0,51, что позволяет говорить о том, что существует умеренной силы связь между балансом калия в почве и его изменением, определяемым по методу Кирсанова А. Т. При такой связи можно, с достаточно условной степенью допущения, делать прогноз изменения количества подвижного калия в пахотном слое дерново-подзолистой легкосуглинистой почвы. Например, для повышения содержания элемента в почве на 10 мг / кг, баланс элемента должен составлять +152 кг / га, а уменьшение содержания на аналогичную величину, появляется при балансе – 70 кг / га. Экономическая эффективность систем удобрения и известкования Результаты расчета эффективности известкования слабокислой почвы, как экономические (руб. / руб.), так и агрономические (ц з. е. / т), подтверждают известные данные о том, что само по себе применение известкового материала не способствует существенному увеличению окупаемости, а эффективность возрастает при совместном применении мелиоранта и систем удобрения (рис. 3). 61,39 1,231,4 1,23 окупаемость руб./руб. 51,14 окупаемость ц з. е./т 1,2 41,0 0,70 30,8 0,6 0,4 10,2 2,84,75,05,15,7 00,0 1. Контроль без 2. Навоз, 50 т/га 3. NPK, экв.4. Навоз, 25 5. Навоз, 50 т/га удобрениявар.2. по д.в.т/га+ ½ NPK, в + NPK, в сумме сумме доза вар. 2 дозы вар. 2 2. по д.в. окупаемость 1 т извести прибавкой урожая (зерн. ед.) окупаемость затрат на известкование (руб) Рисунок 3. Экономическая эффективность известкования в зависимости от систем удобрения Так, в нашем опыте окупаемость 1 тонны извести прибавкой урожая и единицей прибыли была наименьшей в варианте без внесения удобрений (контроль, 1 вариант). При внесении 50 т / га навоза однократно (2 вариант, органическая система удобрения), окупаемость в з. е. возросла на 68 %, а в рублях на 63 % (за период ротации севооборота в 5 лет). Использование минеральной системы (NPK, экв. вар. 2 по д. в., 3 вариант), при внесении в течение трех лет и двух лет последействия, увеличило уровень окупаемости тонны извести единицей продукции по отношению к контролю на 78 %, а экономический эффект вырос на 76 %. Практически одинаковые результаты были получены и в варианте с 1-й органо-минеральной системой удобрения (4 вариант). Максимальный эффект от известкования, как агрономический (окупаемость тонны извести единицей продукции), так и экономический (окупаемость затрат на известкование) был получен при применении второй органо – минеральной системы удобрения, представленной в 5 варианте (навоз, 50 т / га + NPK, в сумме двойная доза вар. 2 по д. в.). Таким образом, применение только одного приема известкования недостаточно для получения максимального эффекта окупаемости, необходимо совмещение с системами удобрения. Результаты расчета окупаемости систем удобрения, в опыте представлены на рисунке 4. окупаемость, кг з.е./ кг д.в. 161,641,8 окупаемость, руб./руб. 1,25 141,6 1,210,981,301,4 121,17 101,010,801,2 0,8 60,6 40,4 28,28,610,911,313,68,80,2 6,310,3 12121212 2.Навоз, 50 т/га 3. NPK, экв. вар. 2 4.Навоз, 25 т/га + 5. Навоз, 50 т/га + по д.в.1/2 NPK, в сумме NPK, в сумме 2 доза вар.2 по д.в. дозы вар.2 по д.в. Окупаемость системы удобрения прибавкой урожая (зерн. ед.) Окупаемость затрат на применение систем удобрения (руб.) Рисунок 4. Экономическая эффективность применения удобрений в севообороте в зависимости от известкования 1 – без известкования, 2 – с известкованием Окупаемость систем удобрения прибавкой урожая на фоне извести возрастала в среднем по вариантам на 24 % или 2,1 з. е. / кг д. в. по сравнению с неизвесткованным фоном. Тогда как показатель окупаемости затрат прибавкой урожая на применение удобрений, на аналогичном фоне, в среднем по опыту был меньше на 23 % ниже фона неизвесткованного. Данныерезультатыпозволяютзафиксироватьследующее положение: не всегда увеличение прибавки урожайности в результате применения систем удобрения ведет к пропорциональному увеличению экономической окупаемости. Максимальную окупаемость системы удобрения прибавкой урожайности зафиксировали в варианте 4, на известкованном фоне (навоз, 25 т / га + 1/2 NPK, в сумме экв. вар. 2 по д. в.). При применении этой же системы удобрения окупаемость затрат была самая высокая среди всех систем удобрения, правда, на неизвесткованном фоне. Стоит отметить и следующий факт: максимальная прибавка урожайности севооборота в опыте, как по фону извести, так и без известкования, была получена при применении второй органо – минеральной системы удобрения (навоз 50 т / га + NPK, в сумме двойная доза вар. 2 по д.в.) (см. рисунок 1), однако, это не привело к пропорциональному увеличению уровня окупаемости, как единицей продукции, так и выручкой от прибавки урожайности. И тот и другой показатель в данном варианте находились на уровне, полученном при применении только минеральной системы удобрения (3 вариант, NPK, в дозе по д. в. равной второму варианту). Следовательно, внося высокие дозы органических удобрений в сочетании с минеральными, получаем высокую урожайность, однако снижается уровень её окупаемости, что в конечном итоге приводит к тому, что применение данной системы удобрения становится экономически невыгодным для предприятия. ВЫВОДЫ 1. Известкование дерново-подзолистой легкосуглинистой почвы по 1,0 Нг способствовало снижению кислотности почвы к концу ротации пятипольного севооборота на 0,9 ед. (с pHKCl 5,0 – 5,1 до 5,8 – 5,9), уменьшению гидролитической кислотности на 2,0 ммоль (экв) / 100 г. и повышению суммы поглощенных оснований на 3,4 ммоль (экв) / 100 г почвы. Это привело возрастанию степени насыщенности основаниями с 71 % до 88 %. Применение минеральных удобрений способствовало подкислению почвы на 0,2 ед. рН, что, по всей видимости, обусловлено их физиологической кислотностью. 2. Статистически значимых различий в изменении содержания подвижного фосфора (по Кирсанову) и степени подвижности фосфатов (по Скофилду), от действия систем удобрения и известкования в опыте не зафиксировано, что по всей вероятности связано с изначально высоким содержанием Р2О5 в почве (273 мг / кг) и возмещением выноса на 90 – 138%. 3. На известкованном фоне содержание подвижного калия (по Кирсанову) уменьшилось на 13 % по сравнению с неизвесткованным фоном, впрочем, оставаясь в средней группе по обеспеченности элементом. Влияние систем удобрения на изменение содержания подвиж- ного калия и степени его подвижности, статистически не подтвердилось, что обусловлено возмещением выноса К 2О за счёт удобрений и соломы зерновых культур на 88 – 127%. 4. Содержание почвенного органического углерода (С орг.) в пахот- ном слое дерново-подзолистой легкосуглинистой почвы при применении удобрений и известковании в конце ротации существенно не изменилось; запасы Сорг. составляли 41 – 49 т / га. 5. В условиях Севера Нечерноземной зоны России, внесение 50 т / га навоза КРС в занятом пару совместно с минеральными удобрениями в эквивалентной по действующему веществу дозе, позволяет получать среднегодовую продуктивность зернотравяного севооборота 51,6 ц / га и 57,3 ц / га зерновых единиц без известкования и при внесении СаСО 3 соответственно. При этом установлено достоверное увеличение продуктивности севооборота при известковании по 1,0 Нг на 11 % по сравнению с неизвесткованным фоном. Органическая система удобрения, по продуктивности севооборота – 42,8 – 47,8 ц з. е. / га практически не уступала минеральной. 6. Минеральная и органо-минеральные системы удобрения имели преимущество в повышении качества растениеводческой продукции, перед органической системой только в период действия удобрений. В период последействия, влияние всех изучаемых систем удобрения на показатели качества культур севооборота были практически одинаковое. 7. Положительный баланс фосфора и калия в севообороте на обоих фонах кислотности, достигался только с учетом возврата питательных веществ соломой зерновых, в варианте с органо-минеральной системой удобрения в дозе навоз 50 т / га + NPK. Возмещение выноса фосфора составило 138 % на неизвесткованном фоне и 123 % на фоне известкования, а калия 127% и 118% на аналогичных фонах кислотности. 8. Выявлено, что окупаемость известняковой муки при извест- ковании слабокислой почвы возрастает с 2,8 ц з. е. / 1 т СаСО3 без применения удобрений до 5,7 ц з. е./ 1 т СаСО3 при совместном внесении навоза в дозе 50 т / га и NPK. При сравнении систем удобрения, наибо- льшая окупаемость – 11,3 – 13,6 кг/кг наблюдается при внесении поло- винных доз навоза и NPK. 9. Известкование было экономически выгодно только на фоне применения удобрений. Максимальный уровень рентабельности известкования – 39 % был в варианте с органо-минеральной системой удобрения. При использовании минеральной и органо-минеральной систем удобрения, с внесением навоза и NPK в половинных дозах, рентабельность была одинаковой и составила 23 %. Наибольший чистый доход – 12,2 – 19,7 тыс. руб. / га был получен при органо-минеральных системах удобрения. ПРЕДЛОЖЕНИЯ ПРОИЗВОДСТВУ Для сельскохозяйственных предприятий, расположенных на Севере Нечерноземья, возделываемых зерновые культуры, однолетние и многолетниебобово-злаковыетравынадерново-подзолистых слабокислых почвах, с высоким содержанием подвижного фосфора и средним – калия (по Кирсанову) можно рекомендовать: – однократное внесение 50 т/га навоза КРС, в сочетании со среднегодовым (в течение 5 лет), применением минеральных удобрений в дозе N30P20K45, что позволит получать продуктивность зернотравяного севооборота на уровне 50 – 55 ц/га з.е. в год, или порядка 28 – 32 ц/га зерна, 290-300 ц/га зеленой массы бобово-злаковых однолетних и 480 – 500 ц/га зеленой массы клевера (в сумме за 2 укоса); – высокая урожайность клевера лугового и бобово-злаковых однолетних трав обеспечивается созданием хорошего фосфорно- калийного фона, когда под однолетние вносится органическое удобрение, а под клевер – фосфорно-калийное; – возделывание клевера лугового и однолетних бобово-злаковых травосмесей на высоком агрохимическом фоне, способствует накоплению биологически связанного азота, что позволяет возделывать последующую зерновую культуру (овёс) без внесения азотных удобрений. Применение предложенной органо-минеральной системы удобрения в сочетании с известкованием кислых почв в зернотравяном севообороте будет способствовать увеличению окупаемости удобрений прибавкой урожайности сельскохозяйственных культур, что приведет к повышению рентабельности применения удобрений и, как следствие, повысит доходность отрасли растениеводства в неблагоприятных климатических условиях Северного Нечерноземья.