Влияние удобрений на вынос элементов питания культурами севооборота в Вологодской области

Известно, что удобрения обеспечивают прибавку урожайности различных сельскохозяйственных культур до 60% и более. Наиболее эффективно дифференцированное применение удобрений при чередовании культур в севообороте (агроценозе), так как при таком применении максимально полно учитывается не только действие, но и последействие как органических, так и минеральных форм [1, 2, 3, 4, 5, 6, 7].

Разработка агрохимических приёмов, обеспечивающих получение продуктивности культур севооборота на уровне 4 т к. ед./га на дерново-подзолистой среднесуглинистой почве в суровых погодно-климатических условиях Вологодской области, ‒ важная задача для региона.

Исследования проводились в 2015–2017 гг. в полевом стационарном опыте, развёрнутом в пространстве и во времени. Согласно аттестату длительного опыта №164, опыт включён в реестр Государственной сети опытов с удобрениями и другими агрохимическими средствами. Пахотный слой почвы в 2014 году (через 20 лет исследований) характеризовался на контроле среднекислой реакцией среды (рНKCl 4,9), содержанием подвижного фосфора и обменного калия соответственно 132 и 55 мг/кг почвы, содержанием гумуса – 2,56%. Опыт ведется в 4-польном севообороте: викоовсяная смесь, озимая рожь, картофель, ячмень. Схема опыта в годы исследований представляла собой: вариант без удобрений (1), вариант с применением удобрений только при посеве (посадке) культур (2), два варианта минеральных систем удобрения, различающихся Кб использования калия (3, 4) и вариант органо-минеральной системы (5), эквивалентный по элементам 3 варианту (табл.1.) .

Таблица 1. Изучаемые дозы удобрений

Дозы удобрений в вариантах 3‒5 рассчитаны по плановым балансовым коэффициентам использования питательных (Кб) элементов из удобрений [1, 2, 3, 4, 5, 6, 7]. Системы удобрения рассчитаны для получения: озимой ржи – 3,5 т/га, картофеля ‒ 25, ячменя – 3,5, викоовсяной смеси ‒ 25 т/га. По всем вариантам опыта запланирован отрицательный баланс по азоту (Кб ‒ 120%) и нулевой баланс по фосфору (Кб ‒ 100%). По калию в 3 и 5 вариантах запланирован нулевой, а в 4 варианте ‒ положительный баланс (Кб ‒ 80%). Фосфорно-калийные и органические удобрения вносили под зяблевую вспашку в виде двойного суперфосфата и калийной соли. Органические удобрения в дозе 40 т/га вносили под картофель. Азотные удобрения, в основном в виде аммиачной селитры, вносили под предпосевную культивацию. На делянках с озимой рожью 2/3 дозы азота вносили в подкормку. При посеве вносили под озимую рожь, викоовсяную смесь и ячмень сложное азотно-фосфорно-калийное удобрение, под картофель – нитрофос (на 2 вар. только при посадке). Технология возделывания культур в опыте была общепринятой для Северо-Западной зоны. Повторность опыта ‒ четырехкратная. Рас- положение делянок – усложнённое систематическое. Площадь опытной делянки 140м2, учетной - не менее 24м2. Урожаи приведены к стандартной влажности: зерно ‒ 14%, солома ‒ 16%, викоовсяная смесь на зеленую массу ‒ 75%, клубни и ботва картофеля ‒ 80%.

При анализах товарной и нетоварной частей урожаев после мокрого озоления по К. Гинзбург определяли: азот по Кьельдалю, фосфор ‒ на фотоколориметре, калий ‒ на пламенном фотометре. Математическая обработка материалов исследований проведена методом однофакторного дисперсионного анализа с помощью Exsel.

По данным ФГБУ «Вологодский центр по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды» (ГМС Вологда) весенний и летний периоды 2015 года характеризовались избытком влаги в первой его половине и недостатком – во второй. Избыток влаги и прохладный температурный режим летом 2015 г. обусловили растянутый период вегетации культур севооборота и получение высокого урожая, особенно однолетних трав и картофеля. Вегетационный период 2016 года характеризовался повышенным температурным режимом и недостаточным увлажнением весной, теплой и сухой погодой летом, холодным и дождливым сентябрем. В период вегетации растений 2017 года наблюдались пониженный температурный режим и избыток влаги, частые обильные дожди, что неблагоприятно сказалось на росте и развитии растений и состояние посевов перед уборкой.

Результаты исследований

В целом продуктивность культур севооборота в годы исследований была высокой, особенно у однолетних культур. Стабильно высокой урожайностью и продуктивностью в годы исследований отличались также озимая рожь, картофель. Хорошую отзывчивость на удобрения, особенно расчётные дозы их внесения, показали все изучаемые культуры. Средняя продуктивность культур севооборота составила 3,30–6,34 т к.е./га. Минимальные дозы удобрений повысили продуктивность культур на 1,02 т к.е./га, а расчётные – на 72–90% по сравнению с контролем (табл. 2) .

Таблица 2. Продуктивность культур севооборота, средняя за 2015 - 2017 гг., т к.е./га

Вариант Викоовсяная смесь Озимая рожь Картофель Ячмень Средняя

В годы исследований вынос элементов питания с урожаем культур возрастал при применении удобрений. Различные дозы удобрений увеличивали вынос азота в 1,4‒2,3 раза, фосфора – в 1,4‒2,0 раза и калия в 1,4‒2,5 раз по сравнению с контролем. Это повлияло на баланс элементов питания в почве. Расчётные дозы удобрений обеспечивали наибольший вынос элементов питания, т.к. урожайность в этих вариантах была существенно выше, чем в контроле и при применении удобрений только при посеве и посадке (рис. 1.) .

Рисунок 1. Вынос (хозяйственный) элементов питания культурами севооборота, в среднем за 2015–2017 гг., кг/га

В 2015‒2017 гг. в 3‒5 вариантах Кб по азоту, фосфору и калию (кроме 4 вар. по калию) были больше 100%, т.е. наблюдался отрицательный баланс элементов питания. Кб азота, фосфора и калия были выше планового значения соответственно на 15–34%, 23–36 и 12–21%. По калию в 4 варианте фактические балансовые коэффициенты составили 101%, что соответствует нулевому балансу.

Таким образом, при внесении удобрений в среднем по севообороту в дозах соответственно 93 кг д.в./га азота, 41 ‒ фосфора и 136–165 кг д.в./га калия наблюдается отрицательный баланс этих элементов при аналогичных погодно-климатических, почвенных и других условиях (рис. 2) .

L       a Азот               □ Фосфор              □ Калий

Рисунок 2. Фактические балансовые коэффициенты использования элементов питания удобрений и почвы в 2015–2017 гг., %