Влияние систем удобрения на агрохимические показатели чернозема обыкновенного карбонатного под озимой пшеницей в зернопропашном севообороте

Исследования по изучению разных систем органических удобрений с применением на их фоне разных доз полного минерального удобрения проводятся в Кабардино-Балкарском НИИСХ с 1979-80 гг. в рамках программы Географической сети опытов с удобрениями. Установлено, что длительное в течение 30-35 лет применение удобрений увеличило содержание подвижных форм азота, фосфора и калия в орошаемом чернозёме обыкновенном карбонатном в 0-20 слое почвы, а также в нижележащих горизонтах. 30-35 летнее сельскохозяйственное использование почвы без удобрений уменьшило содержание гумуса в почве на 0,67-0,69 %, нитратов, подвижного фосфора и калия. Отмечено уменьшение содержания гумуса в почве при применении минеральных удобрений. Установлено, что только совместное использование органических удобрений – навоза, сидератов, соломы зерновых культур – с полным минеральным удобрением обеспечивает сохранение и воспроизводство плодородия почвы.

В длительном полевом опыте (заложен в 1979 – 1980 г.г.), кроме изучения влияния различных систем удобрения на урожайность культур и продуктивность севооборота в степной зоне Кабардино-Балкарской Республики, исследовали изменение пищевого режима чернозема обыкновенного карбонатного при орошении. Почти 1/3 пашни республики (97 тыс. га) имеют очень низкое и низкое содержание подвижного фосфора, имеется 23 тыс. га пахотных земель с очень низким и низким содержанием обменного калия, содержание гумуса в почвах пашни за последние 40 лет уменьшилось на 0,6 % и составляет в среднем 3,0-3,6 %.

Результаты исследований в опыте показали, что систематическое применение минеральных и органических удобрений в севообороте оказывало существенное влияние на повышение эффективного плодородия чернозёма обыкновенного карбонатного. Чем больше насыщение севооборота удобрениями, тем значительнее их влияние на урожайность культур и агрофизические и агрохимические свойства почвы.

Исследованиями после 3-ой ротации севооборота установлено, что основные изменения в почве от удобрений произошли по таким показателям, как содержание гумуса, общего азота, подвижных форм азота, фосфора и калия, сумма поглощённых оснований.

По результатам наблюдений, темпы изменения содержания гумуса в зависимости от вариантов удобрений не одинаковы. На неудобренной орошаемой почве за 20 лет проведения опыта определены самые большие потери гумуса – 0,65 %, при абсолютном уменьшении показателя через 9 лет проведения опыта на 0,59 % или 91 % от всех потерь гумуса за 20-летний период наблюдений. После третьей ротации потери гумуса составили 0,66-0,68 % от исходного содержания.

При применении минеральной системы удобрения содержание гумуса уменьшилось на 0,56-0,58 %, наиболее существенные потери отмечены через 9-10 лет от закладки опыта, они составляли 0,51 % или 92-93 % от потерь гумуса за 30 лет проведения опыта. Применение навозно-минеральной системы удобрения через 9-12 лет проведения опыта увеличило содержание гумуса на 0,19-0,27 %. Применение сидератов и соломы способствовало сохранению исходного количества гумуса в почве. Их сочетание с рекомендуемыми дозами полного минерального удобрения увеличивало содержание гумуса на 0,17-0,20 %.

В почве опытного участка за 30-35 лет проведения исследований не наблюдали изменения реакции почвенного раствора (рН водн. 7,0-7,2). Применение минеральных удобрений не влияло на сумму поглощённых оснований в орошаемой почве. Органо-минеральные удобрения за 30-летний период наблюдений увеличили сумму поглощённых оснований на 2,1-2,3 мг-экв./100 г почвы.

Исследований по динамике почвенных процессов в зоне обыкновенных карбонатных чернозёмов, господствующих в Центральном Предкавказье, очень мало, в основном они относятся к процессам нитрификации. Фосфорный режим менее освещён, а данные по калийному режиму почвы почти полностью отсутствуют. В орошаемых условиях исследований по почвенным процессам почти не проводилось.

В изучаемой почве доступные формы азота в основном представлены нитратами, поэтому режим азотного питания культур оценивался по содержанию в почве нитратного азота. Обыкновенные карбонатные чернозёмы содержат значительные запасы валового азота и характеризуются высокой нитрификационной способностью. 63-75 % от общего минерального азота приходится на долю нитратных соединений [1]. Содержание нитратов в карбонатном чернозёме неодинаково под озимой пшеницей в разные годы. В большой мере оно зависит от влагообеспеченности периода, увлажнения, предшествующей культуры, её биологических особенностей, агротехники, удобрений.

По наблюдениям многих учёных нитрификация в почве зависит от 1) влажности почвы, 2) температуры, 3) плотности сложения и аэрации и 4) реакции почвы [1-3].

Динамика нитратов в обыкновенном карбонатном чернозёме представлена следующими изменениями. С ранней весны по мере увеличения положительных температур количество нитратов увеличивается с марта по май во всех наблюдаемых слоях метрового профиля почвы. С конца мая, начала июня, в связи с иссушением почвы и усиленным потреблением растениями азота, количество нитратов уменьшалось до уборки озимой пшеницы. В июле и августе ввиду отсутствия дождей и ухудшения водного режима почвы количество нитратов было минимальным, начиная увеличиваться с сентября по октябрь или начало ноября, далее, по мере снижения температуры, резко убывало. При проведении поливов количество нитратов уменьшалось непосредственно во время поливов и в первые 3-5 дней после полива, восстанавливаясь в дальнейшем. Зачастую после полива отмечалось значительное увеличение количество нитратов в низлежащих горизонтах – с 40 до 100 см.

Согласно градации почв по содержанию подвижного фосфора по методу Мачигина, почва опытного участка имела низкую обеспеченность элементом – 1,8 – 3,2 мг/ 100 г почвы в 0 – 20 см слое (вариант без удобрений), при высоких запасах валового фосфора - 0,21 % или 7,4 т/га в пахотном слое. С глубиной содержание подвижных фосфатов уменьшалось, в слое 40 – 60 см оно варьировало от 0,9 до 1,1, в слое 60 – 80 см – от 0,6 до 0,9, на глубине 80 – 100 см составляло 0,4 – 0,6 мг/ 100 г почвы. Со времени закладки опыта произошло небольшое уменьшение подвижного фосфора в почве варианта без удобрений. В вариантах с применением в течение трех с половиной ротаций севооборота минеральной и органо-минеральной систем удобрения почва в слое 0-20 см содержала Р₂О₅ в 1,8 – 2,1 раза больше, чем в контроле без удобрений.

В низлежащем 20 – 40 см слое содержание подвижного фосфора также увеличилось, при дальнейшем углублении (40 – 60 см) наблюдали увеличение подвижных фосфатов, что отмечалось и другими исследователями [4-5].Таким образом, длительное применение фосфорных удобрений улучшило фосфорный режим чернозема обыкновенного карбонатного. За 30 – 35 лет обеспеченность почвы подвижным фосфором в слое 0 – 20 см возросла от низкой (2 класс) до высокой.

Сезонная динамика подвижных фосфатов в почве изучалась нами в севообороте под посевами озимой пшеницы, возделываемой после кукурузы на зерно. Максимум содержания фосфатов приходился весной на фазу кущения озимой пшеницы. В дальнейшем, к фазе выхода в трубку, оно уменьшалось и от трубкования до колошения отмечалось наименьшее количество подвижного фосфора в почве. Постепенно от полной спелости культуры и после её уборки количество подвижных фосфатов в почве возрастало к осени.

Динамика подвижного фосфора и обменного калия в черноземе обыкновенном карбонатном под озимой пшеницей при внесении удобрений, мг/100 г почвы, среднее 2011-2013 г.г.

Обыкновенный карбонатный чернозем характеризуется высокими показателями валового калия – 2,0 – 2,1 %, на порядок превосходящими валовые запасы азота и фосфора. По мнению многих исследователей, между различными формами соединений калия в почве существует обратимое динамическое равновесие. В наших исследованиях установлено, что это равновесие изменяется под действием влажности почвы и применением удобрений. Сравнивая исходное содержание К₂О в почве во время закладки опыта (1979 г.) с его содержанием через 32 и 35 лет проведения опыта, можно сказать об уменьшении количества обменного калия на 2 – 3 мг/100 г почвы в неудобренной почве. Содержание К₂О по профилю почвы убывало сверху вниз. Наибольшее его содержание свойственно слою 0 – 20 см – 33 – 36 мг/100 г почвы. В слое 20 – 40 см оно соответствовало 30 – 33 мг/100 г, убывало в 40 – 60 см и в слоях 60 – 80 и 80 – 100 см равнялось 19 – 22 мг/100 г почвы. Согласно градации обеспеченности почв калием, мг/100 г почвы (по Мачигину), почва опытного участка имеет повышенную обеспеченность (30,1 – 40,0) калием (вариант без удобрений).

При применении минеральных удобрений произошло увеличение доступного К₂О в 0-20 см слое на 8,1 мг – 10,2 мг/100 г почвы. При применении биологизированных систем удобрения - на 9,7 – 19,4 мг/100 г почвы. Почва в вариантах с применением биологизированных систем удобрения через 35 лет проведения опыта стала иметь высокую обеспеченность калием (40,1 – 60,0 мг/100 г почвы). Динамика подвижного калия отличалась меньшими колебаниями, чем динамика фосфора и нитратов. Так, изменения в его наличии в различные годы незначительны. Отмечалось увеличение его содержания весной во время кущения озимой пшеницы и осенью после применения удобрений от посева до всходов. Наименьшее его количество определялось в период после кущения -от трубкования до молочной спелости, т.е. во время наибольшего потребления калия растениями озимой пшеницы. В дальнейшем происходило накопление К₂О в почве, которое прослеживалось до конца вегетации.

Таким образом, результаты полученных экспериментальных данных позволяют заключить о том, что при длительной сельскохозяйственной эксплуатации без применения удобрений потенциальное плодородие чернозема обыкновенного карбонатного ухудшилось: уменьшилось содержание гумуса, нитратного азота, подвижных форм фосфора и калия. Применение органо-минеральных удобрений позволило избежать негативного влияния производства и улучшило агрохимические показатели чернозема и способствовало воспроизводству плодородия почвы.