Агрохимия, 2023, № 4, стр. 39-43
Влияние последействия извести и систематического применения удобрений на агрохимические свойства дерново-подзолистой почвы и урожайность зерновых культур
Н. А. Кирпичников 1, С. П. Бижан 1, *
1 Всероссийский научно-исследовательский институт агрохимии им. Д.Н. Прянишникова
127550 Москва, ул. Прянишникова, 31а, Россия
* E-mail: kzuek@yandex.ru
Поступила в редакцию 02.12.2022
После доработки 28.12.2022
Принята к публикации 25.01.2023
- EDN: DIHOER
- DOI: 10.31857/S0002188123040063
Аннотация
В длительном полевом опыте показано изменение агрохимических свойств дерново-подзолистой тяжелосуглинистой почвы и урожайности озимой пшеницы и ярового ячменя при прямом действии разных доз извести и через 35 лет их последействия. Установлено, что высокая эффективность последействия извести с преимуществом большой дозы (23 т CaCO3/га) обусловлена существенным повышением содержания подвижного алюминия в почве и уровня гидролитической кислотности на фоне применения минеральных удобрений, особенно одних азотно-калийных удобрений в форме аммиачной селитры и хлористого калия.
ВВЕДЕНИЕ
Повышение производства зерна в нашей стране во многом зависит от плодородия почвы. В большей мере это относится к зоне Центрального Нечерноземья, где слабоокультуренные почвы с повышенной кислотностью и слабой обеспеченностью основными элементами питания составляют ≈70%, что является одной из основных причин низкой (≈20–22 ц/га) урожайности зерновых культур [1].
В последние годы темпы известкования значительно сократились, а в некоторых регионах его не проводят совсем. В связи с этим дерново-подзолистые почвы по степени кислотности и другим свойствам существенно различаются [2]. В этих условиях важное значение имеют сведения об эффективности последействия извести в связи с изменением свойств почвы при систематическом применении удобрений. При этом необходимо учитывать не только основные физико-химические свойства почвы и ее гранулометрический состав, но и содержание подвижного алюминия, высокое содержание которого оказывает отрицательное влияние на растения [3–5]. Последнее связано, как показали результаты исследований в длительных полевых опытах, с систематическим применением физиологически кислых азотно-калийных удобрений [6–8]. Применение фосфорных удобрений в данном случае ослабляет отрицательное влияние алюминия на растения, но полностью его не устраняет, как это происходит при известковании [9–11].
Однако действие и последействие извести при систематическом применении различных удобрений на урожайность озимой пшеницы и ярового ячменя в связи с изменением агрохимических свойств дерново-подзолистой почвы изучено недостаточно, тем более в интенсивных технологиях. Цель работы – изучение действия и последействия различных доз извести при систематическом применении удобрений на агрохимические свойства дерново-подзолистой тяжелосуглинистой почвы и их влияние на урожайность озимой пшеницы и ярового ячменя.
МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЯ
Исследование проводили в длительном полевом опыте СШ-27, заложенном в 1966 г. на дерново-подзолистой тяжелосуглинистой почве Центральной опытной станции ВНИИ агрохимии (Московская обл., Шебанцевский участок). Исходная почва была слабоокультуренной: рНKCl 3.9–4.2, гидролитическая кислотность (по Каппену) – 4.9–5.2 ммоль/100 г, сумма поглощенных оснований (по Каппену–Гильковицу) – 7.5–8.2 ммоль/100 г, степень насыщенности основаниями – 57–63%, содержание гумуса (по Тюрину) – 1.5%, содержание подвижных форм фосфора и калия (по Кирсанову) – 30–70 и 112–115 мг/кг соответственно, подвижного алюминия (по Соколову) – 40 мг/кг.
Известкование проводили в течение первых 3‑х ротаций 5-польного севооборота в сумме 1.5 Нг (11.5 т СаСО3/га) и 3.0 Нг (23 т СаСО3/га). В качестве известкового удобрения использовали известняковую муку (95% СаСО3).
Минеральные удобрения применяли в форме Nаа (34.4% N), Рсд (42% Р2О5), АФ (12% N, 52% Р2О5) и Kх (60% K2О). Азотные удобрения под озимую пшеницу вносили дробно: осенью до посева – 30, в фазе кущения – 30, в фазе трубкования – 60 кг N/га. Фосфорные и калийные удобрения вносили под культивацию перед посевом. Повторность опыта трехкратная, площадь делянки 100 м2. Анализы образцов почвы проводили согласно ГОСТам. В качестве общего фона вносили гербициды, фунгициды и ретарданты. Агротехника – принятая в Московской обл. Уборку урожая проводили комбайном “Сампо” поделяночно с 28 м2. При статистической обработке результатов исследования использовали дисперсионный анализ.
В период изучения прямого действия извести использовали сорт озимой пшеницы Мироновская 808, ярового ячменя Московский 121, в период последействия – соответственно сорта Московская 56 и НУР.
РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ
Периодическое известкование и внесение минеральных удобрений в течение первых 3-х ротаций полевого 5-польного севооборота оказало существенное влияние на улучшение агрохимических свойств дерново-подзолистой тяжелосуглинистой почвы (табл. 1).
Таблица 1.
Вариант | рНKCl | Нг | S | Р2О5 | K2О | Al |
---|---|---|---|---|---|---|
ммоль/100 г почвы | мг/кг почвы | |||||
Без удобрений | 4.2 | 4.7 | 7.2 | 45 | 115 | 43.0 |
NK | 4.2 | 5.0 | 7.2 | 43 | 118 | 47.2 |
NK + Р | 4.2 | 4.9 | 7.3 | 103 | 116 | 45.4 |
NK + известь 11.5 т/га | 5.4 | 2.8 | 12.5 | 50 | 120 | 18.0 |
NРK + известь 11.5 т/га | 5.5 | 2.6 | 12.7 | 113 | 119 | 17.5 |
NK + известь 23 т/га | 6.4 | 0.8 | 15.0 | 52 | 118 | 2.0 |
NРK + известь 23 т/га | 6.4 | 0.7 | 15.3 | 107 | 117 | 1.8 |
НСР05 | 0.39 | 1.0 | 1.2 | 11 | 13 | 17.0 |
Физико-химические свойства почвы зависели от примененных доз извести. При внесении извести в сумме 11.5 т/га реакция почвенной среды (рНKCl) повысилась на 1.2 ед. и стала слабокислой. Особенно значительное действие на этот показатель оказало известкование в дозе 23 т/га, почва при этом перешла из группы сильнокислых в группу близко-нейтральных. В большей степени при известковании изменялась гидролитическая кислотность почвы. При внесении большой дозы извести (23 т/га) она снизилась в 6 раз по сравнению с вариантом контроля. Существенно увеличивалась сумма поглощенных оснований, степень насыщенности основаниями при этом повысилась с 60 до 94%. Значительное влияние известкование оказало на содержание подвижного алюминия в почве. Даже небольшая доза извести (11.5 т/га), внесенная за 3 первых ротации, снизила этот показатель в 2.4 раза, а высокая (23 т/га) – в 22 раза по сравнению с контролем и исходным содержанием. Через 35 лет после известкования произошло ухудшение физико-химических свойств дерново-подзолистой почвы (табл. 2). В варианте с применением извести 11.5 т/га величина рНKCl снизилась с 5.4 до 4.7, т.е. почва перешла из группы слабокислых в группу среднекислых, а с применением извести в количестве 23 т/га – из группы близко-нейтральных в группу слабокислых. Почти в 2 раза повышалась гидролитическая кислотность в варианте с применением большой дозы извести. Сумма поглощенных оснований снижалась на 4.8 и 5.6 ммоль/100 г соответственно, что связано с вымыванием кальция осадками, а также выносом его растениями [9, 11].
Таблица 2.
Вариант | рНKCl | Нг | S | Р2О5 | K2О | Al |
---|---|---|---|---|---|---|
ммоль/100 г почвы | мг/кг почвы | |||||
Без удобрений | 4.0 | 5.3 | 6.8 | 30 | 105 | 46 |
NK | 3.8 | 6.7 | 6.7 | 28 | 171 | 130 |
NK + Р | 4.0 | 6.4 | 6.8 | 102 | 142 | 103 |
NK + известь 11.5 т/га | 4.7 | 5.0 | 7.7 | 31 | 135 | 35 |
NРK + известь 11.5 т/га | 4.8 | 4.0 | 7.8 | 105 | 128 | 32 |
NK + известь 23 т/га | 5.3 | 3.6 | 9.4 | 32 | 125 | 14 |
NРK + известь 23 т/га | 5.5 | 3.5 | 9.6 | 105 | 119 | 10 |
НСР05 | 0.3 | 1.1 | 0.9 | 12 | 15 | 19 |
Следует отметить и тот факт, что несмотря на продолжительное (35 лет) последействие извести, физико-химические свойства известкованной почвы отличались от почвы неизвесткованной. Особенно различались эти варианты показателями гидролитической кислотности и содержания подвижного алюминия. При известковании большой дозой гидролитическая кислотность была меньше почти в 2 раза, чем в варианте NK, содержание подвижного алюминия – в 9 раз. Существенное влияние на эти показатели оказало известкование даже небольшой дозой.
Некоторые изменения физико-химических свойств почвы происходили и при применении минеральных удобрений. При систематическом применении физиологически кислых азотно-калийных удобрений содержание подвижного алюминия в почве повышалось по сравнению с контролем без удобрений в последние годы в 3 раза, достоверно увеличивалась также и гидролитическая кислотность почвы. Применение фосфорных удобрений в форме простого и двойного суперфосфата (≈50 кг Р2О5/га ежегодно) приводило к достоверному снижению содержания подвижного алюминия в почве на фоне применения азотно-калийных удобрений. Наблюдали тенденцию к снижению и гидролитической кислотности.
В связи с изменением агрохимических свойств дерново-подзолистой почвы под влиянием извести и удобрений изменялась и урожайность сельскохозяйственных культур. Эффективность известкования во времени также различалась. Самая низкая урожайность формировалась в варианте контроля (табл. 3). Известкование, особенно высокой дозой, оказало существенное влияние на урожайность сельскохозяйственных культур. При прямом действии извести, внесенной за первые 3 ротации в количестве 11.5 т/га, урожайность озимой пшеницы на фоне азотно-калийных удобрений повышалась на 23, при последействии – на 62%. На фоне применения полного удобрения (NPK) эффективность известкования снижалась, прибавка составила 5 и 33% соответственно. При прямом действии преимущество высокой дозы (23 т/га) было небольшим, как на фоне азотно-калийных удобрений, так и на фоне полного удобрения. В то время как при последействии эффект от применения высокой дозы извести существенно повышался на обоих фонах удобрения. Значительное повышение эффективности известкования в период последействия, особенно высокой дозы, на фоне азотно-калийных удобрений было обусловлено существенным (в 3 раза) увеличением содержания подвижного алюминия в почве при систематическом внесении аммиачной селитры и хлористого калия. При этом существенно (на 28%) происходило повышение и гидролитической кислотности, хотя реакция почвенной среды практически не изменялась по сравнению с исходным уровнем и вариантом контроля.
Таблица 3.
Вариант | Известкование | |||
---|---|---|---|---|
прямое действие, 1985–1988 гг. | последействие, 2018–2021 гг. | |||
урожайность, ц/га | прибавка, % | урожайность, ц/га | прибавка, % | |
Озимая пшеница* | ||||
Без удобрений | 27.9 | – | 20.1 | – |
NK | 35.5 | – | 21.0 | – |
NK + Р | 46.7 | – | 36.8 | – |
NK + известь 11.5 т/га | 43.6 | 23.0 | 34.1 | 62 |
NРK + известь 11.5 т/га | 49.1 | 5.0 | 47.8 | 33 |
NK + известь 23 т/га | 45.2 | 27.1 | 46.7 | 122 |
NРK + известь 23 т/га | 50.6 | 8.3 | 60.4 | 64 |
НСР05 | 2.2 | – | 2.7 | – |
Яровой ячмень** | ||||
Без удобрений | 16.2 | – | 19.6 | – |
NK | 22.6 | – | 18.9 | – |
NK + Р | 37.9 | – | 33.2 | – |
NK + известь 11.5 т/га | 35.0 | 5.5 | 30.4 | 60 |
NРK + известь 11.5 т/га | 39.8 | 5.4 | 45.7 | 38 |
NK + известь 23 т/га | 37.1 | 6.4 | 40.7 | 99 |
NРK + известь 23 т/га | 39.9 | 5.3 | 52.1 | 57 |
НСР05 | 2.0 | – | 2.8 | – |
При систематическом внесении фосфорных удобрений, напротив, эффективность известкования снижалась, как при прямом действии извести, так и при последействии. Связано это, по мнению некоторых исследователей [7, 12], с образованием труднорастворимых форм алюмофосфатов, а также снижением поступления алюминия в растения под влиянием фосфора. При внесении фосфорных удобрений в нашем многолетнем опыте, содержание подвижного алюминия в почве в последние годы снизилось со 130 на фоне NK до 103 мг/кг на фоне NPK, или на 26%.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
В длительном полевом опыте на дерново-подзолистой тяжелосуглинистой почве установлено, что известкование за 15 лет в дозах 11.5 и 23.0 т СаСО3/га оказывало существенное влияние на физико-химические свойства не только при прямом действии, но и при последействии (в течение 35 лет). При последействии извести в зависимости от дозы на фоне NK снижалось содержание подвижного алюминия в почве в 3.5 и 9 раз, а гидролитическая кислотность – в 1.3 и 2 раза соответственно. В меньшей степени она влияла на фоне полного удобрения (NPK). За период последействия почва, произвесткованная в дозе 23.0 т СаСО3/га перешла из группы близко нейтральных в группу слабокислых, уменьшилась сумма поглощенных оснований с 15.0 до 9.4 ммоль/100 г почвы. Эти показатели в варианте контроля во времени практически не изменялись – реакция почвенной среды оставалась сильнокислой при содержании суммы оснований 6.8–7.0 ммоль/100 г. Отмечена высокая эффективность последействия извести, особенно большой дозы в посевах зерновых культур, при этом урожайность повышалась в 2.5–3.0 раза по сравнению с контролем и достигала: озимой пшеницы сорта Московская 56 – 60 ц/га, ярового ячменя сорта НУР – ≈50 ц/га в среднем.
Список литературы
Сычев В.Г., Шафран С.А. Прогноз плодородия почв Нечерноземной зоны в зависимости от уровня применения удобрений // Плодородие. 2019. № 2. С. 22–25.
Шафран С.А. Ассортимент минеральных удобрений и экономическая эффективность их применения. М.: ООО Изд-во “Листер”, 2020. С. 4–98.
Авдонин Н.С. Известкование кислых почв. М.: Колос, 1976. С. 70–190.
Стрельников В.Н., Ерохина Е.Н. Эффективность известкования в длительном полевом опыте // Известкование и применение минеральных удобрений в интенсивных системах земледелия. Горки, 1985. С. 32–36.
Foy C.D. Effects of aluminium onplant grouth // The plant root and its environ- ment. Verginia, 1974. 601 p.
Гомонова Н.Ф. Влияние 30-летнего применения минеральных удобрений на урожай сельскохозяйственных культур и агрохимические показатели дерново-подзолистой почвы // Химия в сел. хоз-ве. 1984. № 1. С. 8–11.
Небольсин А.Н., Небольсина З.П. Теоретические основы известкования почв. СПб.: ЛНИИСХ, 2005. С. 90–118.
Сычев В.Г., Кирпичников Н.А. Эффективность известкования в связи с агрохимическими свойствами дерново-подзолистых суглинистых почвы Центрального Нечерноземья. М.: ВНИИА, 2016. 103 с.
Кирпичников Н.А. Влияние извести на фосфатный режим слабоокультуренной дерново-подзолистой почвы при длительном применении удобрений // Агрохимия. 2016. № 12. С. 3–8.
Шильников И.А., Сычев В.Г., Зеленов Н.А., Аканова Н.И., Федотова Л.С. Известкование как фактор урожайности и почвенного плодородия. М.: ВНИИА, 2008. С. 105–300.
Кузьмич М.А., Капранов В.Н., Орлова Т.Г. Влияние удобрений и реакции почвенной среды на урожай и качество зерна ярового ячменя селекции Московского НИСХ (Немчиновка) // Плодородие. 2017. № 3. С. 1–3.
Климашевский Э.Л., Маркова Ю.Н., Лебедева И.К. Взаимодействие алюминия и фосфора на поверхности корней и в клеточных стенках // Докл. ВАСХНИЛ. 1979. № 3. С. 6–7.
Дополнительные материалы отсутствуют.