Влияние минеральных удобрений на фоне известкования на урожайность бобово-злаковой травосмеси и свойства дерново-подзолистой почвы Евро-Северо-Востока

УДК 631.45:631.85/85

Влияние минеральных удобрений на фоне известкования на урожайность бобово-злаковой травосмеси и свойства дерново-подзолистой почвы Евро-Северо-Востока

Чеботарёв Н. Т., доктор сельскохозяйственных наук

Броварова О. В., кандидат химических наук

Институт агробиотехнологий им. А. В. Журавского Коми НЦ УрО РАН 167023, Россия, Республика Коми, г. Сыктывкар, ул. Ручейная, д. 27

E-mail: olbrov@mail.ru

Исследования эффективности минеральных удобрений на фоне последействия извести, внесённой в 1983 году, проводили в 1983–2020 годах на опытных полях Института агробиотехнологий ФИЦ Коми НЦ УрО РАН. Целью исследований было изучение влияния минеральных удобрений на продуктивность и качество бобово-злаковой травосмеси, а также выявление изменений агрохимических показателей почвы под влиянием удобрений и мелиорантов. В результате установлено, что наиболее значительный средний урожай бобово-злаковой травосмеси получен при использовании минеральных удобрений (N₆₀P₇₅K₇₅) на фоне последействия извести (2,0 г.к.). Он составил 6,6 т/га сухого вещества (СВ) и превышал вариант без удобрений на 153,8%. Близкая урожайность трав получена при использовании NPK по фону извести 1,0 г.к. — 6,2 т/га СВ. Установлено, что при использовании удобрений и мелиоранта содержание сухого вещества в травах снижалось на 1–2%. Наибольшее количество сырого протеина было в травах при совместном применении NPK и извести (12,3–13,9%), как и содержание фосфора, калия и кальция (0,91–0,94; 2,82–2,93; 0,77–0,79% соответственно). Наши исследования показали: наиболее оптимальным приёмом воздействия на кислую дерново-подзолистую почву является применение минеральных удобрений (N₆₀P₇₅K₇₅) по фону последействия двух доз извести. К 2010 году содержание гумуса повысилось на 0,4–0,5%, обменная кислотность снизилась на 0,6–0,8 ед. pH_KCL, гидролитическая кислотность — на 1,3–1,9 ммоль/100 г почвы, содержание подвижного алюминия — на 1,1–2,2 ммоль/100 г почвы. Значительно повысилось количество подвижного фосфора (156–184 мг/кг почвы) и калия (до 141 мг/кг почвы), в большей степени — при применении NPK по фону последействия извести 2,0 г.к.

Ключевые слова: почва, известь, удобрение, травосмесь, урожайность, сырой протеин, сухое вещество.

Пахотные почвы Республики Коми представлены в основном типичными подзолистыми, которые по своей природе изначально бедны азотом, подвижными соединениями фосфора и калия. Существенным недостатком является их высокая кислотность, губительно действующая на растительность, полезную микрофлору и накопление гумуса.

Почвенная кислотность оказывает огромное влияние на поступление питательных веществ в растения. На кислых почвах внесению минеральных удобрений должно предшествовать известкование. Оно обуславливает лучшее обеспечение растений не только азотом, но и зольными элементами вследствие активации бактерий, разлагающих органические фосфорные соединения почвы. В дерново-подзолистых почвах фосфор по большей части связан с полуторными окислами в виде фосфатов железа и алюминия. При известковании уменьшается активность полуторных окислов, ослабляются адсорбционные связи фосфора, увеличивается относительное количество фосфатов кальция и, как следствие, происходит мобилизация фосфатов (Авдонин, Лебедева, 1970; Аскинази, Дружинин, Ремезов, 1931; Минеев, Гомонова, Зенова, 2008; Небольсин, Небольсина, 1977; Чеботарёв, 2011; Чеботарёв, Юдин, Облизов, 2017).

Известкование кислых почв является важным фактором улучшения их физико-химических свойств, обеспечивающим сохранение почвенного плодородия на должном уровне. Значение известкования показано в работах (Войтович, Лобода, 2005; Дмитриев, 2014; Шильников, Лебедева, 1987; Лыткин, 2007). К настоящему времени определены основные способы его эффективного применения на различных типах почв. Остаются малоизученными вопросы длительного последействия доз извести на урожай сельскохозяйственных культур севооборота с учётом максимального использования резерва самой почвы. Особенно важно изучить способы применения минеральных удобрений на ранее известкованных кислых дерново-подзолистых почвах при возделывании многолетних травосмесей (Небольсин, Небольсина, 1977; Чеботарёв, 2011; Чеботарёв, Юдин, Облизов, 2017).

Продолжительность действия известковых материалов зависит от их вида, нормы внесения и выращиваемых культур (Шильников, Лебедева, 1987; Минеев, Болшева; 2005; Шильников, Сычёв и др., 2008; Митрофанова, 2016; Чеботарёв, Хомченко, Булатова, 20016). Значительные изменения физико-химических параметров дерново-подзолистых почв происходят при внесении полной дозы мелиоранта, они проявляются в течение 15–20 лет (Небольсин, Небольсина, 1977; Чеботарёв, 2011; Чеботарёв, Юдин, Облизов, 2017; Войтович, Лобода, 2005; Дмитриев, 2014; Шильников, Лебедева, 1987; Лыткин, 2007). Действие больших доз известковых удобрений изучено недостаточно.

Длительное применение минеральных удобрений в сочетание с известкованием позволяет создать оптимальные параметры почвенного плодородия (Чеботарёв, 2011; Чеботарёв, Юдин, Облизов, 2017; Войтович, Лобода, 2005; Дмитриев, 2014; Минеев, Болшева; 2005; Шильников, Сычёв и др., 2008; Митрофанова, 2016; Чеботарёв, Хомченко, Булатова, 2016) и улучшить питание растений (Шильников, Сычёв и др., 2008; Митрофанова, 2016; Чеботарёв, Хомченко, Булатова, 2016).

Цель исследований — изучить влияние длительного применения минеральных удобрений на фоне последействия известняковой муки на свойства дерново-подзолистой почвы и продуктивность многолетних трав.

Методика исследований. Исследования проводили в Институте агробиотехнологий им. А. В. Журавского Коми НЦ УрО РАН в полевом стационарном опыте, по методике Б. А. Доспехова (Доспехов, 1985). Почва опытного участка дерново-подзолистая среднесуглинистая, характеризующаяся до закладки опыта низким уровнем плодородия: pH_KCL — 4,1–4,3; содержание гумуса (по Тюрину) — 1,3–1,6%; гидролитическая кислотность — 5,6–6,0 ммоль/100 г почвы (ионометрически); степень насыщенности основаниями (Ca + Mg) — 42–45%; содержание в почве подвижного фосфора — 34–44 мг/кг; обменного калия — 49–77 мг/кг (по Кирсанову), обменного алюминия — 0,8–2,7 ммоль/100 г почвы (по Соколову).

В качестве мелиоранта однократно (в 1983 году), в год закладки опыта, внесли известняковую муку с нейтрализующей способностью 92% в дозах 1,0 и 2,0 величины гидролитической кислотности (г.к.). В последующие годы изучали последствие указанных доз извести, в том числе с применением N₆₀P₇₅K₇₅.

Схема опыта: без удобрений (контроль); известняковая мука 1,0 г.к. (9 т/га); известняковая мука 2,0 г.к. (18 т/га); N₆₀P₇₅K₇₅; известняковая мука 1 г.к. + N₆₀P₇₅K₇₅; известняковая мука 2,0 г.к. + N₆₀P₇₅K₇₅. В 1984–2020 годах изучали последействие двух доз известняковых удобрений без внесения минеральных удобрений, а также при ежегодном внесении минеральных удобрений (N₆₀P₇₅K₇₅) в форме аммиачной селитры (34% д.в.), двойного суперфосфата (45% д.в.) и хлористого калия (60% д.в.). При пересеве многолетних трав (один раз в 6 лет) минеральные удобрения вносили под основную обработку почвы. В другие годы исследований их применяли рано весной (в начале вегетации) в подкормку.

В опыте во все годы исследований возделывалась бобово-злаковая травосмесь: клевер луговой Трио + тимофеевка луговая Северодвинская + ежа сборная Хлыновская. Норма высева: клевер луговой — 8 кг/га, тимофеевка луговая — 6 кг/га и ежа сборная — 6 кг/га.

Площадь делянки составила 50 м², повторность опыта четырёхкратная. Учёт урожайности сплошной, поделяночный.

В работе использовали следующие методы анализов:

• для почвы: гумус — по ГОСТ 26213-91; общий азот — по ГОСТ 26107-84; гидролитическая кислотность — по ГОСТ 26212-91; сумма поглощённых оснований — по ГОСТ 27821-88, рН_сол — по ГОСТ 26483-85, подвижный фосфор и обменный калий — по ГОСТ 26207-91, валовой анализ биофильных элементов в почве и удобрениях — абсорбционным и рентгено-флюоресцентным (VRA-33) методами.
• для растений: азот общий — фотоколорометрическим методом, сырая клетчатка — по Геннебергу и Штоману (1969); сырая зола — сухим озолением в муфельной печи, фосфор — по Курмису (1974) ванадомолибдатным методом, калий — на пламенном фотометре после сухого озоления, кальций — трилонометрически; кормовые единицы, БЭВ, сырой протеин — расчётным методом, нитратный азот — ионоселективным методом.

Результаты исследований. Длительное применение (в 1983–2020 годах) минеральных удобрений (N₆₀P₇₅K₇₅) по фону известкования (1,0 и 2,0 г.к.) оказало существенное влияние на урожайность бобово-злаковой травосмеси и изменение агрохимических показателей дерново-подзолистой кислой почвы. Менее значительные изменения урожайности трав и плодородия почвы получены при последействии двух доз извести без применения NPK.

В табл. 1 приводятся данные по урожайности трав за три периода исследований: 2000, 2010 и 2020 годы. В результате установлено, что наибольшая средняя урожайность трав за период исследований получена при использовании минеральных удобрений по фону последействия извести в дозе 2,0 г.к. Она составила 6,6 т/га сухого вещества (СВ) и на 153,8% превышала вариант без удобрений (урожайность

1. Влияние длительного применения минеральных удобрений и извести на урожайность сухой массы многолетних трав, т/га

контроля — 2,6 т/га СВ). Несколько ниже получена урожайность трав при применении NPK по фону извести 1,0 г.к. — 6,2 т/га СВ. На опытных делянках, где не использовались минеральные удобрения, средняя урожайность трав была 3,8–4,8 т/га, что на 46,1–84,6% превышало контроль. В варианте применения только N₆₀P₇₅K₇₅ урожайность трав составила 5,3 т/га сухого вещества (на 103,8% выше контроля). Наряду с получением высоких урожаев многолетних трав большое значение в сельскохозяйственном производстве имеет их качество (табл. 2). Содержание сухого вещества при применении двух доз извести снижалось на 1,1–1,5% и составило 22,2–22,6% (в контроле — 23,7%). В вариантах NPK и 2,0 г.к. извести + NPK количество сухого вещества было 21,4–22,7%. Наиболее значимым показателем для кормления сельскохозяйственных животных является количество сырого протеина в корме. Его содержание в многолетних травах варьировалось от 11,1 до 13,9% (в контроле — 10,3%).

2. Влияние минеральных удобрений и извести на химический состав многолетних трав, % на сухое вещество (в среднем за 2010–2020 гг.)

Наибольшее количество сырого протеина установлено в варианте известь 2,0 г.к. + NPK — 13,9%, в варианте известь 1,0 г.к. + NPK — 12,3%. В вариантах применения NPK на фоне извести (1,0 и 2,0 г.к.) отмечено наибольшее количество фосфора (0,91–0,94%), калия (2,82–2,93%), кальция (0,77–0,79%), в варианте без удобрений — 0,72; 2,03 и 0,68% соответственно. Количество нитратов в продукции многолетних трав не превышало ПДК.

В результате научных исследований установлено значительное влияние известковых материалов и минеральных удобрений на свойства и продуктивность дерново-подзолистой почвы. Из табл. 3 видно, что известь, внесённая в 1983 году в дозе 1,0 г.к., совместно с NPK эффективно воздействовала на почву до 2010 года, при этом снизилась обменная кислотность до 4,2–4,8 ед. pH_KCL, гидролитическая кислотность — до 4,3–4,8 ммоль/100 г почвы, подвижный алюминий — до 0,4–0,6 ммоль/100 г почвы, в последующие годы и та, и другая кислотность, и количество подвижного

3. Влияние минеральных удобрений и извести на агрохимические показатели дерново-подзолистой почвы

продолжение таблицы 3.

алюминия стали повышаться. Повышалось количество гумуса до 1,8% (исходное — 1,6%), незначительно увеличилось количество подвижного фосфора и калия. При применении NPK по фону извести 1,0 г.к. содержание гумуса и элементов питания повышалось до 2020 года и составило: гумуса — 2,0%; P₂O₅ — 212 мг/кг почвы и K₂О — 134 мг/кг почвы. Подобные закономерности отмечены при применении N₆₀P₇₅K₇₅, кроме количества гумуса.

Наиболее эффективное воздействие на почву оказало применение извести в дозе 2,0 г.к. и внесение NPK. Содержание гумуса к 2020 году повысилось до 2,1% (исходное — 1,3%), количество подвижного фосфора — до 254 мг/кг почвы и калия — до 148 мг/кг почвы.

Заключение. В результате длительных научных исследований, проведённых на дерново-подзолистой среднесуглинистой почве, установлено, что оптимальной системой воздействия на кислую дерново-подзолистую почву в среднетаёжной зоне Евро-Северо-Востока является проведение известкования в дозе 2,0 г.к. с совместным применением минеральных удобрений (N₆₀P₇₅K₇₅). При такой системе воздействия на почву получен значительный средний урожай многолетних трав (6,6 т/га СВ) с высоким качеством, значительно снизились обменная (до 4,7 ед. pH_KCL), гидролитическая кислотность (до 3,9 ммоль/100 г почвы) и количество подвижного алюминия (до 0,6 ммоль/100 г почвы). Повысилось содержание гумуса (2,1%), содержание подвижного фосфора (184 мг/кг почвы) и калия (148 мг/кг почвы).

Наши исследования показали, что оптимальным приёмом известкования кислых дерново-подзолистых почв является внесение извести в дозе 2,0 г.к. (один раз в 25–27 лет) и минеральных удобрений (N₆₀P₇₅K₇₅ ежегодно) под бобово-злаковую травосмесь. Такая система химической мелиорации почв и минеральных удобрений позволяет повысить плодородие почвы и получить высокие урожаи бобово-злаковых травосмесей в условиях Европейского Севера.

Исследование выполнено в рамках государственного задания № 0333–2019–0008.

Литература

1. Авдонин Н. С. Влияние длительного применения удобрений и известкования на свойства кислых почв / Н. С. Авдонин, Л. А Лебедева // Агрохимия. — 1970. — № 7. — С.3–11.

2. Аскинази Д. Л. Определение потребности почв в извести / Д. Л. Аскинази, Д. В. Дружинин, Н. П. Ремезов. — Москва, 1931. — 64 с.

3. Войтович Н. В. Оптимизация минерального питания в агроценозах Центрального Нечерноземья / Н. В. Войтович, Б. П. Лобода. — Москва, 2005. — 193 с.

4. Дмитриев В. И. Однолетние кормовые культуры в полевом кормопроизводстве Омской области / В. И. Дмитриев // Вестник Омского государственного университета. — 2014. — № 2. — С.12–14.

5. Доспехов Б. А. Методика полевого опыта / Б. А. Доспехов. — М.: Агропромиздат, 1985. — 351 с.

6. Лыткин И. И. Агроэкологическая роль удобрений и извести в агроценозах торфяных почв в процессе их окультуривания / И. И. Лыткин // Агрохимия. — 2007. — № 8. — С.17–27.

7. Минеев В. Г. Современные тенденции в изменении плодородия почв России / В. Г. Минеев, Т. Н. Болшева // Российский химический журнал (Журнал Российского химического общества им. Д. И. Менделеева). — 2005. — Т. XLIX. — № 3. — С.5–10.

8. Минеев В. Г. Влияние длительного применения средств химизации на агрохимические и микробиологические свойства дерново-подзолистой почвы / В. Г. Минеев, Н. Ф. Гомонова, Г. М. Зенова // Агрохимия. — 2008. — № 5. — С.5–12.

9. Митрофанова Е. М. Влияние длительного применения минеральных удобрений и последействия извести на фосфатный режим дерново-поверхностно-подзолистой почвы Предуралья / Е. М. Митрофанова // Агрохимия. — 2016. — № 7. — С.36–43.

10. Небольсин А. Н. Оптимальные для растений параметры кислотности дерново-подзолистой почвы / А. Н. Небольсин, З. П. Небольсина // Агрохимия. — 1977. — № 6. — С.9–26.

11. Чеботарёв Н. Т. Влияние удобрений и мелиорантов на повышение плодородия и продуктивности дерново-подзолистой почвы Республики Коми / Н.Т. Чеботарёв // Аграрный вестник Урала. — 2011. — № 1. — С.16–18.

12. Чеботарёв Н. Т. Влияние извести и минеральных удобрений на агрохимические свойства и продуктивность дерново-подзолистой почвы / Н. Т. Чеботарёв, А. А. Хомченко, Н. В. Булатова // Земледелие. — 2016. — № 6. — С.28–30.

13. Чеботарёв Н. Т. Влияние длительного применения минеральных удобрений и извести на плодородие и продуктивность дерново-подзолистой почвы в среднетаёжной зоне Евро-Северо-Востока / Н. Т. Чеботарёв, А. А. Юдин, А. В. Облизов // Пермский аграрный вестник. — 2017. — № 2. — С.80–86.

14. Шильников И. А. Известкование почв / И. А. Шильников, Л. А. Лебедева. — Москва, 1987. — 170 с.

15. Известкование как фактор урожайности и почвенного плодородия / И. А. Шильников, В. Г. Сычёв, В. А. Зеленов, Н. И. Аканова. — Москва: ВНША, 2008. — 340 с.

The effect of mineral fertilizers on the legume-gramineous mixture and sod-podzolic soil properties on the background of lime application in the Northeast of European Russia

Chebotarev N. T., Dr. Agr. Sc.

Brovarova O. V., PhD Chem. Sc.

Institute of Agrobiotechnology n. a. A. V. Zhuravskiy of Komi Scientific Centre of the Ural Branch of the Russian Academy of Sciences

167023, Russia, the Komi Republic, Syktyvkar, Rucheynaya str., 27

E-mail: olbrov@mail.ru

The effectiveness of mineral fertilizers was tested on the background of lime applied in 1983 at the Institute of Agrobiotechnology from 1983 to 2020. The aim was to analyze the impact of mineral nutrition on productivity and quality of a legume-gramineous mixture as well as on soil chemistry. The mixture showed the best productivity (6.6 t DM ha^-1) on the background of N₆₀P₇₅K₇₅ and pH of 2.0. The yield increase amounted to 153.8%. Mineral fertilization under soil pH of 1.0 resulted in 6.2 t DM ha^-1. The use of ameliorant decreased DM accumulation by 1–2% under fertilization. Combination of NPK and liming led to the highest content of crude protein (12.3–13.9%) as well as P, K and Ca (0.91–0.94; 2.82–2.93; 0.77–0.79%, respectively). Application of N₆₀P₇₅K₇₅ had the best effect on acid sod-podzolic soil on the background of double liming. By 2010 humus content increased by 0.4–0.5%, pH_KCL — by 0.6–0.8 units, hydrolytic soil acidity — by 1.3–1.9 mmol/100 g of soil, soluble Al concentration — by 1.1–2.2 mmol/100 g of soil. Concentrations of soluble P and K grew significantly — 156–184 and up to 141 mg/kg of soil, respectively, mostly due to the NPK application under soil pH of 2.0.

Keywords: soil, lime, fertilizer, grass mixture, productivity, crude protein, dry matter.

References

1. Avdonin N. S. Vliyanie dlitelnogo primeneniya udobreniy i izvestkovaniya na svoystva kislykh pochv / N. S. Avdonin, L. A Lebedeva // Agrokhimiya. — 1970. — No. 7. — P.3–11.

2. Askinazi D. L. Opredelenie potrebnosti pochv v izvesti / D. L. Askinazi, D. V. Druzhinin, N. P. Remezov. — Moscow, 1931. — 64 p.

3. Voytovich N. V. Optimizatsiya mineralnogo pitaniya v agrotsenozakh Tsentralnogo Nechernozemya / N. V. Voytovich, B. P. Loboda. — Moscow, 2005. — 193 p.

4. Dmitriev V. I. Odnoletnie kormovye kultury v polevom kormoproizvodstve Omskoy oblasti / V. I. Dmitriev // Vestnik Omskogo gosudarstvennogo universiteta. — 2014. — No. 2. — P.12–14.

5. Dospekhov B. A. Metodika polevogo opyta / B. A. Dospekhov. — Moscow: Agropromizdat, 1985. — 351 p.

6. Lytkin I. I. Agroekologicheskaya rol udobreniy i izvesti v agrotsenozakh torfyanykh pochv v protsesse ikh okulturivaniya / I. I. Lytkin // Agrokhimiya. — 2007. — No. 8. — P.17–27.

7. Mineev V. G. Sovremennye tendentsii v izmenenii plodorodiya pochv Rossii / V. G. Mineev, T. N. Bolsheva // Rossiyskiy khimicheskiy zhurnal (Zhurnal Rossiyskogo khimicheskogo obshchestva im. D. I. Mendeleeva). — 2005. — Vol. XLIX. — No. 3. — P.5–10.

8. Mineev V. G. Vliyanie dlitelnogo primeneniya sredstv khimizatsii na agrokhimicheskie i mikrobiologicheskie svoystva dernovo-podzolistoy pochvy / V. G. Mineev, N. F. Gomonova, G. M. Zenova // Agrokhimiya. — 2008. — No. 5. — P.5–12.

9. Mitrofanova E. M. Vliyanie dlitelnogo primeneniya mineralnykh udobreniy i posledeystviya izvesti na fosfatnyy rezhim dernovo-poverkhnostno-podzolistoy pochvy Preduralya / E. M. Mitrofanova // Agrokhimiya. — 2016. — No. 7. — P.36–43.

10. Nebolsin A. N. Optimalnye dlya rasteniy parametry kislotnosti dernovo-podzolistoy pochvy / A. N. Nebolsin, Z. P. Nebolsina // Agrokhimiya. — 1977. — No. 6. — P.9–26.

11. Chebotarev N. T. Vliyanie udobreniy i meliorantov na povyshenie plodorodiya i produktivnosti dernovo-podzolistoy pochvy Respubliki Komi / N.T. Chebotarev // Agrarnyy vestnik Urala. — 2011. — No. 1. — P.16–18.

12. Chebotarev N. T. Vliyanie izvesti i mineralnykh udobreniy na agrokhimicheskie svoystva i produktivnost dernovo-podzolistoy pochvy / N. T. Chebotarev, A. A. Khomchenko, N. V. Bulatova // Zemledelie. — 2016. — No. 6. — P.28–30.

13. Chebotarev N. T. Vliyanie dlitelnogo primeneniya mineralnykh udobreniy i izvesti na plodorodie i produktivnost dernovo-podzolistoy pochvy v srednetaezhnoy zone Evro-Severo-Vostoka / N. T. Chebotarev, A. A. Yudin, A. V. Oblizov // Permskiy agrarnyy vestnik. — 2017. — No. 2. — P.80–86.

14. Shilnikov I. A. Izvestkovanie pochv / I. A. Shilnikov, L. A. Lebedeva. — Moscow, 1987. — 170 p.

15. Izvestkovanie kak faktor urozhaynosti i pochvennogo plodorodiya / I. A. Shilnikov, V. G. Sychev, V. A. Zelenov, N. I. Akanova. — Moscow: VNShA, 2008. — 340 p.