Сравнительная оценка выноса питательных элементов с урожаем различными кормовыми культурами при внесении удобрений в условиях Центральной Якутии

Введение. Вынос элементов питания из почвы с урожаем сельскохозяйственными культурами – это количество элементов питания, отчуждаемых из почвы урожаем основной и побочной продукции на единицу площади. Это важный показатель, необходимый для определения потребности культур в удобрениях, расчета доз удобрений в конкретных условиях. Общеизвестно, вынос питательных веществ растениями из почвы возрастает с увеличением величины урожая. Однако прямой зависимо- сти между величиной урожая и размером выноса основных питательных веществ часто не наблюдается.

Вынос основных питательных веществ из почвы с урожаем растений определяется агроклиматическими условиями и технологическими факторами ухода и использования. Сбалансированное применение минеральных удобрений с учетом содержания питательных веществ в почве и выноса запланированным урожаем способствует более рациональному их использованию и позволяет избежать лишних затрат по производству сельскохозяйственной продукции.

Все культуры, выращиваемые в почвенноклиматических условиях Центральной Якутии, в ранние фазы развития слабо усваивают питательные элементы, особенно азотные, что связано с физикой мерзлотных почв. Крайне мало экспериментальных данных по выносу элементов питания из почвы урожаем кормовых культур при применении органических и минеральных удобрений в условиях мерзлотных почв. Поэтому возникает необходимость изучения выноса элементов питания из почвы урожаем кормовых культур в различных природно-климатических зонах Центральной Якутии.

Цель исследования. Определение выноса основных элементов питания из почвы урожаем естественных луговых фитоценозов и овса при применении органических и минеральных удобрений в различных зонах Центральной Якутии.

Методы исследования. Научные исследования по выносу элементов питания с урожаем из почвы проводились в трех природно-климатических зонах Центральной Якутии: Пригородной, Заречной и Ви-люйской.

В Заречной и Вилюйской зонах вынос питательных элементов и КИУ (коэффициент использования удобрений) определяли на аласных естественных луговых фитоценозах при применении органических и минеральных удобрений в течение четырех лет. Поскольку схема внесения удобрения продублирована в двух зонах с учетом выпавших осадков за вегетационные периоды, это позволяет дать сравнительную оценку по потреблению и КИУ в двух разных зонах на аласных естественных фитоценозах.

При определении выноса питательных веществ растениями из почвы использовали «Методическое руководство по расчету доз удобрений на планируемый урожай» (1978), «Практикум по земледелию с почвоведением» (1990) и др.

Результаты исследования и их обсуждение. Проведенными нами исследованиями установлено, что в условиях Заречной зоны потребление питательных основных элементов с урожаем злаково- разнотравного фитоценоза при применении перегноя в дозах 20–60 т/га увеличивалось по азоту в 2,2–4,2 раза, по фосфору в 2–2,8 раза и по калию в 1,9–2,4 раза (табл. 1). В Вилюйской зоне за счет повышенной увлажненности и дополнительного поступления из перегноя потребление элементов питания повысилось соответственно в 1,9–2,2; 1,6–1,9 и 2–2,6 раза. Следует отметить, что в Заречной зоне поступление элементов питания с удобрениями превышало их потребление по азоту в 1,4–2,3 раза, по фосфору в 2,9–6,3 раза и по калию в 1,8–4,5 раза [1].

В условиях Вилюйской зоны естественные пырейные фитоценозы при внесении перегноя в дозе 40–60 т/га увеличивали вынос питательных элементов в 2,3 раза. Наибольший вынос элементов питания из почвы отмечен при внесении перегноя

60 т/га: по азоту до 35,2 кг/га, по фосфору 6,2 и калию 25,3 кг/га. Это свидетельствует о накоплении основных элементов питания в мерзлотных почвах аласно-таежных луговых экосистем благодаря их низкой микробиологической активности и слабой мобилизации урожаем надземной массы естественными фитоценозами [2].

Исследованиями доказано, что в Вилюйской зоне поступление элементов питания из почвы и удобрений было выше по азоту на 3,7–15,7 кг/га, по фосфору на 2,4–3,3 и по калию на 5,5–6,8 кг/га по сравнению с Заречной зоной. Установленное повышение обусловлено более высокой урожайностью пырейного фитоценоза по сравнению со злаковоразнотравным, а также более благоприятным увлажнением.

Таблица 1

Удобрение	Урожайность, ц/га СВ	Поступление с удобрениями, кг/га			Потребление, кг/га			КИУ, %
		N	Р 2 О 5	К 2 О	N	Р 2 О 5	К 2 О	N	Р 2 О 5	К 2 О
Заречная зона - злаково-разнотравный фитоценоз
Без удобрения – контроль	4,3	-	-	-	6,4	1,6	4,2	-	-	-
Перегной: – 20 т/га	8,0	21	9,5	15,5	14,3	3,2	8,2	37	17	26
– 40 т/га	10,0	42	19,0	31,0	20,8	3,7	8,8	34	11	15
– 60 т/га	12,0	63	28,5	46,5	26,7	4,5	10,3	32	10	13
Перегной 20 т/га + N 60 Р 60	15,0	81	69,5	15,5	39,6	4,8	13,2	41	4	58
НСР 05 , ц/га	1,6
Вилюйская зона - пырейный фитоценоз
Без удобрения – контроль	5,6	-	-	-	15,7	3,4	6,7	-	-	-
Перегной: – 20 т/га	10,0	21	9,5	15,5	30,0	6,5	13,7	68	33	45
– 40 т/га	10,6	42	19,0	31,0	34,0	6,2	15,3	43	15	28
– 60 т/га	11,6	63	28,5	46,5	35,2	6,5	17,4	31	11	23
Перегной 20 т/га + N 60 Р 60 К 30	18,6	81	69,5	45,5	43,3	7,2	20,0	34	5	29
НСР 05, ц/га	3,1

Потребление элементов питания с урожаем естественных фитоценозов из почвы и внесенных удобрений (в среднем за 4 года)

Значительное поступление элементов питания из почвы обусловлено положительным влиянием органических удобрений. Разработанные дозы удобрений способствуют разложению целлюлозы, составляющей основу мертвых корней и других органических веществ, за счет этого повышается цел- люлозолитическая активность мерзлотных почв. В Заречной зоне при применении перегноя 20 т/га и минеральных удобрений (ранее разработанных) потребление азота злаково-разнотравным фитоценозом повысилось в 6,2 раза, фосфора в 3 раза и калия в 3,1 раза. Аналогично в Вилюйской зоне также отмечается увеличение потребления основных элементов: азота – в 2,7 раза, фосфора – в 2,1 и калия – в 3 раза за счет дополнительного поступления этих элементов из удобрений.

Коэффициент использования удобрений изменялся в зависимости от внесения различных доз перегноя. Наиболее высокий коэффициент использования азота (68%) установлен в Вилюйской зоне при внесении низкой дозы перегноя (20 т/га). Дальнейшее увеличение доз перегноя до 60 т/га привело к снижению КИУ как по азоту, так и по фосфору и калию. Можно считать, что экономически нецелесообразно применять высокие дозы перегноя в условиях недостатка ресурсов. Независимо от природноклиматических условий изучаемых зон высокие КИУ элементов питания из перегноя 20 т/га (по азоту 37– 68 %, фосфору 17–33 и калию 26–45 %) можно объяснить мульчирующим эффектом поверхностного внесения органического удобрения, способствующего сохранению влаги в почве и стимулированию развития корневой системы растений. При этом в Заречной зоне применение перегноя 20 т/га и минеральных удобрений увеличивает коэффициент использования калия до 58 %, а в Вилюйской зоне, напротив, снижает, что можно объяснить разным типом засоления почв. В условиях Заречной зоны при гидрокарбонатно-сульфатном типе засоления почвы (слабовыраженный) может проявиться антагонизм катионов Са+ и К+. В условиях Вилюйской зоны при хлоридно-сульфатном засолении и более низком содержании обменного калия в почве (120 против 300 мг/кг почвы в Заречной зоне) коэффициенты использования калия при внесении органических удобрений были заметно выше (23–45 %), чем в Заречной зоне.

Сравнительный анализ потребления элементов питания с урожаем по годам пользования аласного злаково-разнотравного фитоценоза показал, что во влажные годы вынос питательных веществ увеличивается в 2,3–3,0 раза, что позволяет вносить перегной один раз в 4 года. С учетом улучшения качества корма и высокого потребления элементов питания из органических удобрений целесообразно периодически вносить перегной через 4 года. Это вполне эффективно в хозяйствах животноводческого направления, где перегной является источником дополнительного питания и способен улучшать плодородие мерзлотных почв.

В Пригородной зоне определение выноса основных элементов питания из почвы урожаем проводилось на разнотравно-злаковом фитоценозе при применении комплексных удобрений в условиях второй надпойменной террасы долины Средней Лены.

Экспериментальные исследования установили, что внесение перегноя в дозе 20 т/га способствует повышению потребления основных элементов питания разнотравно-злаковым фитоценозом по азоту в 2,5 раза, по фосфору в 2 раза, по калию в 1,8 раза (табл. 2). Внесение комплексного удобрения (перегноя 20 т/га один раз в 4 года + N 60 P 60 K 60 ежегодно) значительно повышает потребление элементов питания из почвы. Потребление луговыми травами разнотравно-злакового фитоценоза азота, фосфора и калия было достоверно выше у азота – в 5 раз, у фосфора – в 3,3 раза и калия в 7 раз [3, 4].

Таблица 2

Поступление, потребление и КИУ элементов питания разнотравно-злакового фитоценоза при внесении минерального и органического удобрения (в среднем за 4 года)

Удобрение	Урожайность, ц/га СВ	Поступление с удобрениями в год, кг/га			Потребление с урожаем в год, кг/га			КИУ, %
		N	P 2 O 5	K 2 O	N	P 2 O 5	K 2 O	N	P 2 O 5	K 2 O
Контроль – без удобрения	5,0	-	-	-	6,6	1,0	4,4	-	-	-
Перегной 20 т/га в год закладки	13,3	8,6	4,8	5,9	24,2	2,8	8,1	204	37	62
Перегной 20 т/га в год закладки + N 60 P 60 K 60 ежегодно	17,0	68,6	64,8	65,9	40,3	4,4	29,7	49	5	38
N 60 P 60 K 60 ежегодно	15,4	60	60	60	32,0	3,8	22,8	42	4	30
N 60 P 60 K 60 ежегодно	13,4	30	30	30	24,6	3,2	22,7	60	7	61
НСР 05 , ц/га	2,0	–	–	–	–	–	–	–	–	–

Элементы питания хорошо усваиваются растениями в условиях лучшего увлажнения и режима питания, благодаря этому создается более сомкнутый травостой, который значительно сохраняет влажность верхнего горизонта почвы в результате уменьшения транспирации воды с поверхности почв.

Исследования доказали, что поступление элементов питания с удобрениями было высокое, а потребление, наоборот, при внесении перегноя 20 т/га ниже: по азоту – в 2,5 раза, по фосфору – в 4 раза и по калию – в 2,7 раза, что свидетельствует о накоплении элементов питания в дернине разнотравнозлакового луга. Надо отметить, что потребление с урожаем азота и калия из почвы было повышенным, что требует увеличения доз азота и калия для внесения на разнотравно-злаковые луга долины Средней Лены.

При внесении комплексного удобрения (перегной 20 т/га + N 60 P 60 K 60 ) поступление азота было высоким и превышало потребление урожая трав в 3 раза, по фосфору в 8 раз, по калию в 2,2 раза. Это свидетельствует о слабой минерализации минеральных удобрений в условиях мерзлотных почв Центральной Якутии. Для нормального роста и развития растений в условиях пониженных температур необходимо обеспечить их элементами питания в достаточном количестве. В этих условиях усвоение питательных веществ происходит гораздо интенсивнее, и величина урожая значительно возрастает.

Коэффициент использования удобрений (КИУ) изменялся в зависимости от доз минерального и органического удобрений, величины урожая и погодных условий вегетационных периодов. Наиболее высокий коэффициент использования азота в разнотравно-злаковом фитоценозе получен при внесении перегноя 20 т/га до – 204 %. Это свидетельствует о высокой степени усвояемости азота из перегноя, так как это органическое вещество. Пониженный КИУ по азоту в разнотравно-злаковом фитоценозе наблюдался при внесении минерального удобрения в дозе N 60 P 60 K 60 – 42 %. Наоборот, внесение низкой дозы удобрений N 30 P 30 K 30 обеспечивает повышенное КИУ: по азоту – до 60 % и по калию – до 61 %. При этом следует отметить, что высокий КИУ обеспечивают органические удобрения по калию до 62 %.

Органический режим питания разнотравнозлакового фитоценоза обеспечивает высокий КИУ по фосфору – до 37%. При этом минеральный режим питания в различных дозах снижает КИУ по фосфору от 4 до 7 %. Низкие КИУ по фосфору способствуют накоплению данного элемента питания в почвах, что обеспечивает устойчивость растений к низким температурам. При этом дозы применения удобрений должны быть согласованы с агрохимическими показателями мерзлотных пойменных слоистых почв средней поймы р. Лена.

Таким образом, в условиях Пригородной зоны на мерзлотных пойменных почвах и засушливого лета из минеральных удобрений лучше усваиваются калийные удобрения, которые способствуют передвижению углеводов внутри растения, увеличению вегетативной массы, укреплению механических опорных тканей, повышению холодоустойчивости и засухоустойчивости, а также накоплению белков. Затем азотные и фосфорные. Благодаря тесному взаимодействию азота, фосфора, калия в растениях, каждый из них усиливает действие или предотвращает нежелательное действие избытка другого.

В условиях Центральной Якутии овес является основной силосной и фуражной культурой республики. Обладая развитой корневой системой, овес менее требователен к почве, хорошо использует влагу и питательные вещества из более глубоких слоев почвы. К теплу овес не очень требователен, всходы без особых повреждений переносят непродолжительное понижение температуры до -8 оС. При этом, интенсивно развиваясь в первый период жизни, формируя повышенную облиственность, овес в посевах легко справляется с сорняками, обгоняя их в росте.

Исследования по выносу основных элементов питания с урожаем овса сорта Покровский 9 при применении минеральных удобрений проводились в Пригородной и Вилюйской зонах в течение трех лет (табл. 3).

Хозяйственный вынос элементов питания из почвы урожаем в условиях Пригородной зоны на 1 ц основной продукции (с учетом побочной) достигал у овса: по азоту – 0,51 кг/га, по фосфору – 0,11 и по калию – 0,77 кг/га. В условиях долины р. Амги вынос элементов питания с урожаем овса составил: по азоту – 0,48, по фосфору – 0,11 и по калию 0,33 кг на 1 ц основной продукции [5].

Таблица 3

Потребление и КИУ основных питательных веществ зеленой массой овса сорта Покровский -9 в зависимости от минеральных удобрений (в среднем за 3 года)

Удобрение	Урожайность зеленой массы, ц/га	Потребление, кг/га			КИУ, %
		N	Р 2 О 5	К 2 О	N	Р 2 О 5	К 2 О
Пригородная зона
Контроль без удобрения	109,0	87,6	19,7	32,6	-	-	-
Р 90 К 90	147,2	118,3	26,5	44,2	-	7	13
N 90 K 90	155,8	125,3	28,1	46,8	42	-	16
N 90 P 90	180,5	145,1	32,5	54,1	64	14	-
N 90 P 90 K 90	213,0	171,2	38,4	63,8	93	21	35
N 120 P 90 K 90	232,6	187,0	41,9	69,8	83	25	41
N 233 P 61	232,3	186,7	41,8	69,7	42	36	-
N 150 P 120 K 90	223,4	179,6	40,2	67,0	61	17	71
НСР 05, ц/га	37,6	-	-	-	-	-	-
Вилюйская зона
Контроль – без удобрения	137,4	110,4	24,7	41,3	-	-	-
Р 60 К 60	160,1	128,8	28,8	48,0	-	7	11
N 60 K 60	191,5	154,0	34,4	57,5	73	-	27
N 60 P 60	205,5	168,8	37,8	63,0	97	22	-
N 60 P 60 K 60	210,0	165,2	37,0	61,7	91	20	34
N 120 P 60 K 60	246,6	198,2	44,4	73,9	73	33	54
N 150 P 60 K 60	231,6	186,2	41,6	69,5	50	28	47
N 60 P 30 K 60	185,2	148,9	33,4	55,6	64	29	24
N 60 P 90 K 60	223,1	179,4	40,2	67,0	115	17	43
N 60 P 60 K 90	221,3	178,0	39,8	66,4	113	25	28
N 150 P 90 K 60	253,3	203,6	45,6	76,0	62	23	58
N 150 P 120 K 60	242,8	195,2	43,7	72,8	56	16	52
N 150 P 120 K 150	229,9	184,8	41,4	69,0	50	14	18
N 180 P 120 K 150	248,7	199,9	44,8	74,6	50	17	22
НСР 05, ц/га	34,2	-	-	-	-	-	-

Результаты исследований показали, что потребление элементов питания посевами овса зависит от доз вносимых минеральных удобрений, величины урожайности и природно-климатических условий двух зон. Так, в Пригородной зоне при внесении двойных комбинаций удобрений (Р 90 К 90 , N 90 К 90 , N 90 Р 90 ) вынос в посевах овса составляет по азоту 140,8; 136,9; 141,2 кг/га, по фосфору - 31,4; 30,7; 31,6 и по калию – 52,6; 51,1; 52,7 кг/га.

Наибольший вынос питательных веществ урожаем зеленой массы овса в условиях Пригородной зоны получен при внесении удобрений в дозе N 120 P 90 K 90 и составил: по азоту – 186,7; по фосфору – 41,9 и по калию – 69,8 кг/га, что превышает контроль без удобрений соответственно на 99,1; 22,2 и 37,2 кг/га. При этом КИУ по азоту достигает 83 %, по фосфору – 25 и по калию – 41 %. Дальнейшее увеличение доз удобрений не вызывает соответственного повышения выноса азота, фосфора, калия. Аналогичная закономерность также отмечается в работе И.А. Иванова [6].

Сравнительная оценка потребления элементов питания зеленой массой овса в разных зонах доказала, что потребление азота в зависимости от величины урожая и доз удобрений изменяется от 110 до 203,6 кг/га. При этом отмечено, что с увеличением доз минеральных удобрений наблюдается тенденция повышения выноса урожаем питательных веществ.

В условиях Вилюйской зоны потребление элементов питания из почвы определяется природноклиматическими условиями, особенно степенью увлажнения. Необходимо отметить, что повышенные дозы удобрений (N150P90K60) соответственно увеличили потребление азота до 203 кг/га, фосфора до 45 и калия до 76 кг/га, что выше контроля без удобрений на 93 кг/га, 20 и 35 кг/га. При этом КИУ по азоту составил – 62 %, по фосфору – 23 и по калию 58 % [7, 8]. Наибольший КИУ по азоту (113–115 %) отмечался при внесении полных минеральных удобрений в дозе N60P90K60 и N60P60K60. В Вилюйской зоне потребление основных питательных веществ урожаем зеленой массы овса при внесении удобрений в дозе превышает вынос в условиях Пригородной зоны по 6. азоту на 17,9 кг/га, по фосфору на 6,7 и по калию на 104 кг/га. Вынос азота посевами овса в этих условиях достиг 100 кг/га, фосфора 20, калия 60 кг/га.

Заключение. Сравнительная оценка выноса ос-  7.

новных элементов питания из почвы и удобрений с урожаем кормовых культур показала, что потребление и КИУ во многом зависят от вегетационных периодов, типа растительности и величины урожая. При сравнении аласных естественных сенокосов установили, что в Вилюйской зоне в пырейном фи-  8.

тоценозе поступление элементов питания из почвы и удобрений было выше по азоту на 3,7–15,7 кг/га, по фосфору на 2,4–3,3 и по калию на 5,5–6,8 кг/га по сравнению с злаково-разнотравным фитоценозом Заречной зоны.

В условиях мерзлотных пойменных слоистых почв в долине Средней Лены в разнотравнозлаковом фитоценозе высокая эффективность КИУ по азоту, калию и фосфору получена при внесении 1. органического удобрения перегноя 20 т/га.

В условиях Пригородной зоны максимальное потребление питательных веществ урожаем зеленой массы овса получено при внесении удобрений в до-  2.

зе N 120 P 90 K 90 и составило: по азоту – 186,7; по фосфору – 41,9 и по калию – 69,8 кг/га, что превышает контроль без удобрений соответственно на 99,1; 22,2 и 37,2 кг/га. При этом КИУ по азоту достигает 83 %, по фосфору 25 и по калию 41 %.