Russian Federation
631.445.42
631.82
The article presents the results of scientific research on the effect of long-term use of mineral fertilizers on the fertility of leached chernozem. Over 25 years of direct action of phosphorus fertilizers in leached chernozem, the content of available phosphorus on fertilized soils at the beginning of the experiment increased from 67 mg/kg to 200 mg/kg against the background of the maximum dose of phosphorus fertilizers (P3). Over the next 25 years of the aftereffect of phosphorus fertilizers, as a result of the removal of nutrients by crop harvests, the content of phosphorus and potassium in the soil decreased noticeably. The acidity of the soil solution has increased, which is global character and does not depend on fertilizers.
leached chernozem, mineral fertilizers, mobile phosphorus, exchangeable potassium, acidity
Величина валовых сборов зерновых и кормовых культур неразрывно связана с увеличением объёмов применения минеральных и органических удобрений. Однако систематическое внесение минеральных удобрений сопровождается изменением всех показателей плодородия почв, в том числе и их физико-химических свойств. Физико-химические свойства почвы оказывают влияние не только непосредственно на рост и развитие растений, но и на превращение в почве удобрений [1,4].
Агрохимические исследования в ФГБНУ «Челябинский НИИСХ» начали проводиться в 40-х годах прошлого столетия. На первом этапе исследования носили фрагментарный, рекогносцировочный характер в краткосрочных опытах, где эффективность удобрений оценивалась в основном по полученным прибавкам урожая, без увязки с плодородием почвы, погодными условиями и другими существенными факторами, влияющими на урожайность полевых культур.
На первый план выдвигалась задача установления состава и рациональных доз удобрений под ведущие зерновые культуры, а также эффективности основных элементов питания применительно к зональным особенностям региона. Однако в краткосрочных опытах в недостаточной мере учитывались факторы взаимодействия элементов питания и их запасы в почве, а также взаимное влияние полевых культур и элементов питания при возделывании их в севооборотах. Ответ на эти вопросы могли дать только длительные стационары, где более полно характеризуется всё многообразие почвенно-климатических условий выращивания полевых культур.
С этой целью в 1972 году под руководством заслуженного агронома РФ Кушниренко Ю.Д. заложен длительный стационарный опыт по изучению влияния доз и соотношений удобрений при их систематическом внесении на продуктивность плодосменного севооборота и монокультур, который впоследствии был включен в реестр длительных опытов Геосети РФ. В 1993 году в данном стационаре произошла реконструкция, плодосменный севооборот был преобразован в зернопаротравяной. Схема стационарного опыта включает четыре уровня азота и четыре уровня фосфора. На вариантах со средними нормами азота и фосфора дополнительно вносится калий. Пространственная реализация схемы осуществляется в двух блоках с равной суммой эффектов в обоих блоках по принципу ортогональности.
За 25 лет систематического внесения фосфорных удобрений в выщелоченном чернозёме было внесено около 1000-3000 кг/га д.в. фосфора. В результате этого в почве произошли значительные изменения в обеспеченности её подвижным фосфором. При внесении 1000 кг/га удобрения содержание доступного растениям фосфора возросло до 110 мг/кг почвы, при внесении 3000 кг/га – до 238 мг/кг. При этом затраты фосфора на повышение содержания подвижного фосфора на 1 мг/кг составили 18-31 кг/га. На фоне азотного удобрения затраты фосфорного удобрения на повышение содержания подвижного фосфора возрастали, что связано с большим выносом данного элемента питания из-за более высокого уровня урожайности в этих вариантах (таблица 1). За 52 года с момента закладки стационара содержание подвижного фосфора на контрольном варианте не изменилось, в то время как в вариантах с азотными удобрениями оно снизилось за счёт большего выноса урожаем культур севооборота: уровень снижения составил 6-18 мг/кг почвы. К 25 году исследований на фоне фосфорных удобрений содержание фосфора возросло на 42-171 мг/кг в зависимости от дозы удобрения.
Таблица 1 – Фосфатный режим выщелоченного чернозёма при длительном применении и последействии минеральных удобрений в севообороте за 2023 г.
|
Вариант |
Доза удобрения, кг/га д.в. |
Внесено фосфора за 25 лет, кг/га |
Исходное содержание фсфора, мг/кг |
Содержание фосфора после 25 лет внесения, мг/кг |
Затраты фосфора удобрений на повышение содержания на 1 мг/кг, кг |
Содержание фосфора на 27 год последействия, мг/кг |
Ежегодные потери фосфорамг/кг |
|
|
азота |
фосфора |
|||||||
|
0 |
- |
- |
- |
67 |
66 |
- |
63 |
0,08* |
|
N1 |
25 |
- |
- |
67 |
69 |
- |
59 |
0,15* |
|
N2 |
50 |
- |
- |
67 |
45 |
- |
61 |
0,12* |
|
N3 |
75 |
- |
- |
67 |
44 |
- |
49 |
0,35* |
|
P1 |
- |
20 |
1000 |
67 |
109 |
24 |
91 |
0,67 |
|
P2 |
- |
41 |
2000 |
67 |
132 |
31 |
81 |
1,89 |
|
P3 |
- |
61 |
3000 |
67 |
238 |
18 |
126 |
4,15 |
|
N1P1 |
25 |
20 |
1000 |
67 |
110 |
23 |
94 |
0,59 |
|
N2P2 |
50 |
41 |
2000 |
67 |
96 |
69 |
54 |
1,56 |
|
N3P3 |
75 |
61 |
3000 |
67 |
149 |
37 |
117 |
1,18 |
*Ежегодные потери фосфора из почвы за 52 года выноса урожаями культур севооборота
После прекращения внесения удобрений за последующие 27 лет содержание подвижного фосфора на вариантах с малыми и средними дозами фосфора снизилось до уровня исходного содержания. Только на фоне высокой дозы фосфора обеспеченность почвы фосфором оценивается как повышенное.
Длительный не восполняемый вынос калия за 52 года проведения исследований в стационарном опыте привёл к снижению содержания обменного калия в почве: на контрольном варианте на 7%; в вариантах с односторонним азотным питанием на 11-24%; в вариантах с фосфорными удобрениями на 6 -22%; при азотно-фосфорном питании на 4 - 27% (таблица 2). При этом обеспеченность почвы обменным калием согласно шкалы Чирикова снизилась до средней.
Таблица 2 – Динамика содержания обменного калия в выщелоченном чернозёме при длительном применении и последействии минеральных удобрений в севообороте, 2023 г.
|
Вариант |
Доза удобрения, кг/га д.в. |
Исходное содержание обменного калия, мг/100г |
Содержание обменного калия на 52 год проведения исследований мг/100 г |
Потери обменного калия, мг/100г |
|
|
азота |
фосфора |
||||
|
0 |
- |
- |
11,0 |
10,2 |
0,8 |
|
N1 |
25 |
- |
11,0 |
9,8 |
1,2 |
|
N2 |
50 |
- |
11,0 |
8,8 |
2,2 |
|
N3 |
75 |
- |
11,0 |
8,4 |
2,6 |
|
P1 |
- |
20 |
11,0 |
9,8 |
1,2 |
|
P2 |
- |
41 |
11,0 |
10,4 |
0,6 |
|
P3 |
- |
61 |
11,0 |
8,6 |
2,4 |
|
N1P1 |
25 |
20 |
11,0 |
10,6 |
0,4 |
|
N2P2 |
50 |
41 |
11,0 |
8,2 |
2,8 |
|
N3P3 |
75 |
61 |
11,0 |
8,0 |
3,0 |
В чернозёмных почвах с нестабильным водным режимом и ограниченным промачиванием подкисление под влиянием удобрений достигает значительных размеров, но наблюдается только в верхних (пахотном и подпахотном) слоях почвы [5].
В наших исследованиях наблюдения за динамикой изменения показателя обменной кислотности выщелоченного чернозёма за 52 года проведения исследований в длительном стационарном опыте показали значительное её изменение. Если исходная кислотность почвы на опытном участке оценивалась как нейтральная, то на 52 год проведения исследований кислотность почвенного раствора по всем представленным вариантам возросла, и степень кислотности оценивается как слабокислая. Длительное внесение азотного удобрения в дозе 75 кг/га д.в. приводит к ещё большему подкислению почвенного растворяя (таблица 3).
Изменение кислотности почвы на контрольном варианте, где на протяжении 52 лет культуры возделываются без применения удобрений, на наш взгляд, обусловлено факторами техногенного характера, а именно выбросами загрязняющих веществ от промышленных предприятий и кислотными дождями [6, 7].
|
Вариант |
Доза удобрения, кг/га д.в. |
Исходное содержание обменного калия, мг/100г. 1971 г |
Обменная кислотность почвы |
||||
|
1991 г. |
2011 г. |
2023 г. |
|||||
|
азота |
фосфора |
||||||
|
0 |
- |
- |
6,2 |
5,7 |
5,6 |
5,3 |
|
|
N1 |
25 |
- |
6,2 |
5,6 |
5,5 |
5,3 |
|
|
N2 |
50 |
- |
6,2 |
5,5 |
5,3 |
5,3 |
|
|
N3 |
75 |
- |
6,2 |
5,5 |
5,3 |
5,0 |
|
|
P1 |
- |
20 |
6,2 |
5,6 |
5,5 |
5,5 |
|
|
P2 |
- |
41 |
6,2 |
5,8 |
5,6 |
5,6 |
|
|
P3 |
- |
61 |
6,2 |
5,6 |
5,4 |
5,4 |
|
|
N1P1 |
25 |
20 |
6,2 |
5,7 |
5,4 |
5,4 |
|
|
N2P2 |
50 |
41 |
6,2 |
5,5 |
5,3 |
5,0 |
|
|
N3P3 |
75 |
61 |
6,2 |
5,7 |
5,2 |
5,2 |
|
Таблица 3 – Динамика изменения обменной кислотности выщелоченного чернозёма при длительном применении и последействии минеральных удобрений в севообороте, 2023 г.
Таким образом, результатами исследований установлено, что длительное внесение минеральных удобрений приводит к изменению обеспеченности почвы основными макроэлементами, в частности фосфором и калием, а также к подкислению почвенного раствора.
1. Kiryushin V.I. Agronomicheskoe pochvovedenie. – Moskva: Kolos, 2010. 687 s. EDN: https://elibrary.ru/QLARFF
2. Ivanov A.L. i dr. Agrohimicheskiy cikl fosfora. - Moskva: Rossel'hozizdat, 2010. 512 s.
3. Gamzikov G.P. Agrohimiya azota Sibirskih pochv pri dlitel'nom primenenii udobreniy // Materialy vserossiyskoy konferencii uchrezhdeniy-uchastnikov Geograficheskoy seti opytov s udobreniyami 26-27 iyunya 2012 goda «Sostoyanie i puti povysheniya effektivnosti sledovaniy v sisteme Geograficheskoy seti opytov s udobreniyami». Pod redakciey akademika RASHN V.G. Sycheva – M.: VNIIA, 2012. S. 7-10.
4. H.S. Yumashev, I.A. Zaharova // Vliyanie mineral'nyh udobreniy na plodorodie vyschelochennogo chernozema i produktivnost' kul'tur sevooborota / Materialy Mezhdunarodnoy nauchnoy konferencii, posvyaschennoy 90-letiyu FGBNU «VNII agrohimii» i 80-letiyu Geograficheskoy seti opytov s udobreniyami / Pod red. S.I.Shkurkina. – Moskva: VNII agrohimii, 2022. S. 237-251.
5. H.S. Yumashev // Izuchenie vliyaniya dlitel'nogo primeneniya udobreniy na urozhay kul'tur, produktivnost' sevooborota pashni / Strategicheskie orientiry na importozameschenie v APK Chelyabinskoy oblasti: sb.tez. vystupleniy nauch.-prakt.konf. v ramkah meropriyatiy obl. s.-h. vystavki Chelyabinskoy oblasti «Den' polya – 2023» (21-22iyulya 2023 g.) - Chelyabinsk: Izd-vo Chelyab. gos. un-ta. 2023. S. 58-59. EDN: https://elibrary.ru/MXIMBM
6. Kushnirenko Yu.D. // K voprosu o transformacii fiziko-himicheskih svoystv zonal'nyh pochv Yuzhnogo Urala / Proizvodstvo zerna i kormov v agrolandshaftnom zemledelii: agrohimicheskie, ekonomicheskie i ekologicheskie aspekty. Sb. / Sost. Yu.D.Kushnirenko. – Miass: Geotur, 1999. S.59-80.
7. Zaharova I.A., Yumashev H.S. Izmenenie gumusnogo sostoyaniya chernozemnyh pochv Chelyabinskoy oblasti v rezul'tate sel'skohozyaystvennogo ispol'zovaniya // Vestnik KrasGAU. 2022. №2 (179). S. 3-11. DOI: https://doi.org/10.36718/1819-4036-2022-2-3-11; EDN: https://elibrary.ru/GKGCBR
