Влияние сочетания органических и минеральных удобрений в севообороте на продуктивность сельскохозяйственных культур и плодородие почвы

Изучено влияние сочетания органических и минеральных удобрений на урожайность сельскохозяйственных культур и плодородие почвы в стационарном полевом опыте на Новозыбковской сельскохозяйственной опытной станции. Выявлены закономерности совместного действия исследуемых удобрений в восьмипольном севообороте.

Ключевые слова: севооборот, урожайность, озимая рожь, картофель, овес, сераделла, люпин, ячмень, органические удобрения, плодородие почвы.

Researches on studying of influence of a combination of organic and mineral fertilizers in a crop rotation for a crop of crops and fertility of the soil in a stationary field experiment at Novozybkovsky agricultural experimental station are conducted. Regularities of joint effect of the studied fertilizers in a vosmipolny crop rotation are revealed.

Keywords:crop rotation, productivity, winter rye, potatoes, oats, seradella, lupine, barley, organic fertilizers, fertility of the soil.

Улучшение питания растений при внесении органических и минеральных удобрений происходит за счет азота, фосфора и калия удобрений и почвы [1]. Значительная их часть закрепляется почвой. В зависимости от количества внесенных удобрений и подвижности элементов питания почвы создаются различные условия формирования урожая и его качества [2, 3].

Воспроизводство плодородия почв, увеличение урожайности сельскохозяйственных культур можно осуществить лишь на основе научнообоснованного применения удобрений и других средств химизации в севооборотах [4–7].

В настоящее время особое значение приобретает рациональное применение удобрений, как органических, так и минеральных для повышения продуктивности, качества сельскохозяйственных культур и повышения плодородия почв [8].

Изучение эффективности различных систем удобрения в севооборотах, биологизация земледелия в настоящее время приобретают особо важное значение [9].

Исследования по изучению влияния сочетания органических и минеральных удобрений в севообороте на урожайность сельскохозяйственных культур и плодородие почвы проведены в стационарном полевом опыте Новозыбковской сельскохозяйственной опытной станции. Почва дерново-подзолистая песчаная со следующими показателями плодородия: рН — 4,4–4,7; Нг — 2,7–3,4; Р₂О_5–172–267; К₂О (по Масловой) 320–630 мг/ кг почвы; гумус 1,15–1,59 %.

Опыт заложен в восьмипольном севообороте со следующим чередованием культур: люпин на удобрение, озимая рожь, картофель, овес, сераделла, озимая рожь, люпин на зерно, ячмень. Все культуры севооборота возделывали ежегодно. Повторность вариантов опыта 3-х кратная. Размер делянки 38,4 х 7,2 = 276,48 м², учетной 30 х 5,2 = 156 м².

Высевали следующие сорта культур: озимая рожь «Пуховчанка», люпин «Кастрычник», картофель «Темп», ячмень «Гонар», овес «Скакун», сераделла «Новозыбковская 86».

Агротехника возделывания сельскохозяйственных культур общепринятая для данной зоны. В севообороте применяли следующие виды удобрений ТНК (торфо-навозный компост) с соотношением торфа к навозу 1:1, аммиачную селитру, суперфосфат двойной, хлористый калий, калий-магнезию, доломитовую муку. Фосфорные и калийные удобрения в дозе К₃₀ вносили под озимую рожь осенью. Азотные и калийные удобрения весной в подкормку. Под яровые культуры фосфорные удобрения вносили осенью под зяблевую вспашку, азотно-калийные — под предпосевную культивацию. Торфо-навозный компост вносили весной.

Схема внесения удобрения в сумме за ротацию севооборота представлена в таблице 1, а под отдельные культуры — в таблицах по урожайности возделываемых культур.

Зеленую массу люпина на вариантах 1–5 использовали на удобрение, на вариантах 6–8 — на корм скоту, а пожнивно-корневые остатки — на удобрение.

Таблица 1

Схема внесения удобрения в опыте в сумме за ротацию — 8 лет

В юго-западных районах Брянской области, где распространены кислые почвы, люпин должен быть неотъемлемой частью системы земледелия. Почвенно-климатические условия этих районов благоприятны для возделывания люпина, как на кормовые цели, так и для использования его в качестве зеленого удобрения. Люпин является одной из парозанимающих культур, которая обеспечивает увеличение продуктивности севооборота и повышение плодородия дерново-подзолистой почвы, при этом являясь основным источником растительного белка.

Первой культурой в севообороте высевали люпин. Исследованиями установлено, что урожайность зеленой массы люпина в среднем за 4 года составила на контроле без удобрений 186 ц/га (табл. 2).

Таблица 2

Влияние удобрения на урожайность зеленой массы люпина в среднем за 4 года, ц/га

Прибавка зеленой массы люпина от применения минеральных удобрений варьировала от 17 до 54 ц/га. Разница в урожае по годам обусловлена разной фитосанитарной обстановкой в посевах люпина, комплексом грибных заболеваний, поражающих корень проростка растения фузариозом.

Второй культурой восьмипольного севооборота является озимая рожь. Установлено, что урожайность зерна озимой ржи в среднем за 4 года на контроле получена 14,4 ц/га, где запахана только 186 ц/га зеленой массы люпина (табл. 3).

Таблица 3

Влияние удобрения на урожайность озимой ржи по люпину в среднем за 4 года, ц/га

Эффективность запаханной зеленой массы люпина повышается при внесении совместно с ней минеральных удобрений, так внесение полного минерального удобрения N₉₀Р₆₀К₉₀ по фону зеленой массы люпина повысило урожайность до 26,6 ц/га (вар. 4), прибавка при этом составила 12,2 ц/га. Одним из важнейших мероприятий по повышению продуктивности сельскохозяйственных культур и плодородия почв является совместное внесение органических и минеральных удобрений. При совместном внесении 20 т/га компоста и минеральных удобрений в дозе N₉₀Р₆₀К₉₀ урожайность зерна повышалась до 28,7 ц/га (вар. 2), прибавка от ТНК 20 т/га составила 2,1 ц/га.

Внесение ТНК 20 т/га совместно с пониженной дозой минеральных удобрений N₆₀Р₆₀К₆₀,снизило урожайность зерна до 26,8 ц/га или на 1,9 ц/га (вар. 3). Повышение минерального удобрения до N₁₂₀Р₉₀К_120 — способствовало некоторому увеличению урожайности до 30,4 ц/га (вар. 1), прибавка составила 1,7 ц/га. То есть можно сделать заключение, что при совместном применении ТНК 20 т/га и повышении доз минерального удобрения до N₉₀Р₆₀К₉₀ и N₁₂₀Р₉₀К₁₂₀ урожайность зерна озимой ржи увеличилась. Прибавка зерна составила 1,9–3,6 ц/га.

Запашка пожнивно-корневых остатков, внесение ТНК 20 т/га и минерального удобрения в дозе N₉₀Р₆₀К₉₀ обеспечила урожайность зерна озимой ржи 26,6 ц/га (вар. 6). Исходя из этого, можно сделать вывод, что запашка зеленой массы люпина за счет обогащения почвы органическим веществом и легко усвояемым азотом обеспечила прибавку зерна озимой ржи 2,1 ц/га (вар. 2). Повышение доз минерального удобрения до N₁₂₀Р₉₀К₁₂₀ обеспечило урожайность зерна озимой ржи 30,6 ц/га (вар. 8).

При применении высоких доз органических и минеральных удобрений, не наблюдается действия зеленой массы люпина на урожайность, поэтому при хорошей обеспеченности минеральными удобрениями целесообразнее использовать люпин на корм, а пожнивно-корневые остатки люпина — на удобрение.

Третьей возделываемой культурой севооборота являлся картофель.

На контроле без удобрений урожайность составила 98 ц/га клубней картофеля (табл. 4). Внесение минерального удобрения в дозе N₉₀Р₆₀К₉₀ повышало урожайность до 138 ц/га или на 40 ц/га (вар. 4).

Таблица 4

Влияние удобрения на урожайность клубней картофеля в среднем за 4 года, ц/га

От совместного применения ТНК 40 т/га и минерального удобрения в дозе N₉₀Р₆₀К₉₀ урожайность клубней картофеля составила 178 ц/га (вар. 2). Прибавка от компоста — 40 ц/га.

Повышение доз минерального удобрения до N₁₂₀Р₉₀К₁₂₀ на фоне 40 т/га компоста повышало урожайность клубней до 201 ц/га (вар. 1), прибавка от них составила 23 ц/га. Снижение минерального удобрения до N₆₀Р₆₀К₆₀ на фоне 40 т/га ТНК — понижало урожайность клубней картофеля на 28 ц/га (вар. 3). Таким образом, внесение дополнительно N₃₀K₃₀ и N₆₀Р₉₀К₆₀ в сравнении с вариантом 3 обеспечивало прибавку урожая клубней картофеля 28–51 ц/га.

Результаты проведенных исследований свидетельствуют, что урожайность клубней картофеля при внесении ТНК 40 т/га, минерального удобрения в дозе N₉₀Р₆₀К₉₀ и запашке поживно-корневых остатков составила 159 ц/га (вар. 6).

Сравнивая варианты 2 и 6, можно вычленить последствие зеленой массы люпина. Исследованиями установлено, что прибавка клубней картофеля по запаханной массе люпина составила в среднем за 4 года 19 ц/га.

Увеличение дозы компоста до 80 т/га при дозе минерального удобрения N₉₀Р₆₀К₉₀ повышало урожайность до 186 ц/га (вар. 7). Прибавка от увеличения дозы компоста составила 27 ц/га.

Дерново-подзолистые песчаные почвы обладают низким естественным плодородием, незначительным содержанием гумуса и элементов питания, поэтому важным приемом повышения плодородия таких почв и продуктивности сельскохозяйственных культур является внесение повышенных доз органических и минеральных удобрений (вар. 1, 8).

Повышение доз минерального удобрения до N₁₂₀Р₉₀К₁₂₀ на фоне ТНК 80 т/га обеспечило урожайность клубней картофеля — 203 ц/га (вар. 8). Прибавка клубней картофеля составила 17 ц/га.

В севообороте после картофеля высевали овес, как культуру используемую последействие удобрений внесенных под картофель.

На контроле без удобрений получено 12,7 ц/га зерна овса (табл. 5). Внесение N₆₀K₆₀ повышало урожайность на 8,7 ц/га (вар. 4), внесение только N₆₀ — на 6,9 ц/га (вар. 3), т. е. можно сказать, что от К₆₀ получена прибавка 1,8 ц/га. Возможно, это последействие 40 т/га компоста, внесенного под картофель (таб. 5).

Таблица 5

Влияние удобрения на урожайность зерна овса в среднем за 4 года, ц/га

Разница урожайности овса между вариантами 2 и 4 обусловлена последействием удобрения внесенного под картофель и повышенным плодородием почвы, сформировавшемся в результате длительного применения удобрений (табл. 11). То же можно сказать и о разнице между урожаями на вариантах 6 и 7. Повышение дозы минерального удобрения до 90 кг/га повышало урожайность до 26,7–25,8 ц/га (вар. 1 и 8). Прибавки от 30 кг/га азота и калия составили — 2,4–1,9 ц/га разница между вариантами 1 и 2 и 7 и 8.

Следующей культурой в севообороте высевали сераделлу, первый укос которой использовали на корм скоту, а отаву — в качестве зеленого удобрения.

На контроле без удобрений получено 91 ц/га зеленой массы сераделлы (табл. 6).

Таблица 6

Влияние удобрения на урожайность зеленой массы сераделлы в среднем за 4 года, ц/га

Внесение минеральных удобрений в дозе Р₆₀К₆₀ повышало урожайность на 24 ц/га. Разница в урожае на вариантах 2,3,4,6,7 обусловлена плодородием почвы, которое изменялось в результате длительного применения минеральных и органических удобрений (табл. 11). Повышение дозы фосфорно-калийных удобрений до Р₉₀К₉₀ повышало урожайность на 16–21 ц/га (варианты 1 и 2, 7 и 8).

На величину урожая зеленой массы сераделлы значительное влияние оказывали метеорологические условия, особенно конца июня и начала июля, в период интенсивного нарастания зеленой массы. Сераделла очень медленно растет в начальный период, находясь в фазе розетки. Этот период длится 40–45 дней, до начала июня. В этот период идет активный рост корневой массы, а надземная масса нарастает очень слабо [10].

Во второй декаде июня начинается образование боковых побегов и их активный рост, одновременно идет цветение и образование бобов. Активный рост продолжается и в июле, первый укос делается во второй-третьей декадах июля. Дефицит влаги в этот период резко тормозит прирост зеленой массы. Отрастание отавы так же зависело от влагообеспеченности в июле-августе.

Следующей культурой в севообороте по запаханной отаве высевали озимую рожь.

Исследованиями выявлено, что на контроле, где запахана только отава сераделлы, получено 13,5 ц/га зерна озимой ржи (табл. 7).

Таблица 7

Влияние удобрений на урожайность зерна озимой ржи по сераделле в среднем за 4 года, ц/га

Внесение N₉₀Р₆₀К₉₀ повышало урожайность до 24,5 ц/га (вар. 4), а той же дозы минеральных удобрений на фоне 20 т/га ТНК — до 27,7 (вар. 2). Прибавка от ТНК составила 3,2 ц/га. На фоне 20 т/га ТНК повышение дозы минеральных удобрений до N₁₂₀Р₉₀К₁₂₀ не дало повышения урожая, а снижение до N₆₀Р₆₀К₆₀ понижало урожай на 2,9 ц/га (вар. 3).

Повышение дозы минеральных удобрений до N₁₂₀Р₉₀К₁₂₀ повышало урожайность на 2,3 ц/га (вар. 8).

Разница в урожае вариантов 2,6,7 обусловлена вследствие последействия органических и минеральных удобрений внесенных в севообороте под другие культуры и разными агрохимическими показателями почв этих вариантов.

На урожай зерна озимой ржи по сераделле метеорологические условия оказывали более сильное влияние, чем по люпину и колебания по годам довольно значительные.

После озимой ржи по сераделле высевали люпин на зерно.

Исследованиями установлено, что урожайность зерна люпина практически не зависела от доз минеральных удобрений (табл. 8).

Таблица 8

Влияние удобрений на урожайность зерна люпина в среднем за 4 года, ц/га

Прибавки от Р₆₀К₆₀ и Р₉₀К₉₀ были практически одинаковы. Увеличение от Р₆₀К₆₀ составило 1,9 ц/га. Урожайность зерна люпина сильно зависела от погодных условий, особенно в период образования завязей, т. е. в июле. Недостаток влаги в этот период вызывал опадение образовавшихся завязей.

Завершает севооборот посев ячменя. На контроле без удобрений получено 9,7 ц/га зерна ячменя. Внесение минеральных удобрений в дозе N₉₀K₉₀ повышало урожайность на 7,7 ц/га (вар. 4). От внесение только азотных удобрений в дозе N₆₀, прибавка составила 4,8 ц/га (вар. 3). Произошло уменьшение урожайности не только за счет меньшей дозы азота, но и за счет отсутствия калия (табл. 9).

Таблица 9

Влияние удобрений на урожайность зерна ячменя в среднем за 4 года ц/га

Разница в урожае между вариантами 4,2,6,7 обусловлена разницей в плодородии почвы, возникшей в результате длительного внесения удобрения. Повышение дозы минерального удобрения до N₁₂₀K₁₂₀ повышало урожайность зерна ячменя до 20,3–22,8 ц/га (вар. 8,1).

Особенности современного периода требуют пересмотра ведения сельского хозяйства, регулирования плодородия почвы и продуктивности сельскохозяйственных культур.

В стационарном полевом севообороте по изучению сочетания органических и минеральных удобрений рассчитывали продуктивность севооборота за 4 года.

Продуктивность севооборота, выраженная в кормовых единицах, определялась суммарной продуктивностью всех возделываемых культур и рассчитана на 1 га севооборотной площади.

Нами установлено, что на контроле, где за 4 года запахивали только зеленую массу люпина среднегодовая продуктивность севооборота составила 13,8 ц.к.е./га (табл. 10).

Таблица 10

Влияние систем удобрения на продуктивность севооборота (основной продукции) в среднем за 4 года, ц. к.е. /га

По минеральной системе удобрения продуктивность севооборота повышалось до 21,5 ц/га, прибавка от минеральных удобрений составила 7,7 ц.к.е. Та же доза минеральных удобрений в сочетании с 120 т/га компоста обеспечила 25,5 ц.к.е./га основной продукции, прибавка от компоста составила 4,0 ц.к.е./га.

Повышение дозы минеральных удобрений увеличивали продуктивность севооборота до 27,7 ц.к.е. (вар. 1). Прибавка при этом за счет повышения дозы минеральных удобрений составила 2,2 ц.к.е. снижение доз минеральных удобрений понижало продуктивность севооборота до 22 ц.к.е. То есть, повышение доз минеральных удобрений повышало продуктивность севооборота на 2,5 и 2,2 ц.к.е. соответственно.

Повышение дозы органических удобрений до 22,5 т/га ТНК в год увеличивало продуктивность севооборота, делая выгодным отчуждение зеленой массы люпина (вар.7). Повышение дозы органики с 15 до 22,5 т/га в год обеспечивало ежегодную прибавку 3,0 ц.к.е./га. Увеличение дозы минеральных удобрений на фоне повышенной дозы органики способствовало дальнейшему росту продуктивности севооборота — до 30,7 ц.к.е. (вар. 8).

Разные системы удобрений дают не только разную продуктивность севооборота, но и по разному влияют на плодородие почвы (табл. 11).

Таблица 11

Изменение плодородия почвы под влиянием длительного применения удобрения

К концу четвертой ротации, почвы вариантов имели существенное различие по сравнению с исходными показателями, особенно по содержанию гумуса и фосфора. Медленнее всего изменялось содержания калия как из-за низких доз калия в схеме опыта, так и в силу специфики песчаных почв, их низкой емкости поглощения по отношению к калию.

Заключение. Эффективность системы удобрения возрастает в севообороте от одной ротации к другой, при этом продуктивность севооборота выше при применении пожнивно-корневых остатков, нежели от запашки всей зеленой массы люпина.

В севооборотах на дерново-подзолистой песчаной почве необходимо применять совместно органические и минеральные удобрения, что позволит получать стабильные урожаи сельскохозяйственных культур и обеспечить бездефицитный баланс элементов питания.

Литература:

1.      Петербургский А. В. Применение удобрений и баланс питательных элементов в земледелии страны / А. В. Петербургский, А. Ю. Кудеярова // Агрохимия. — 1977. — № 11. — С 34–41.

2.      Лыков А. М. Воспроизводство плодородия в Нечерноземной зоне / А. М. Лыков. — М.: Росссельхозиздат, 1982. — 143 с.

3.      Сычев В. Г. Динамика баланса питательных веществ / В. Г. Сычев // Агрохимический вестник. — 2000. — № 3. — С. 33–36.

4.      Белоус Н. М. Продуктивность пашни и реабилитация песчаных почв / Н. М. Белоус, В. Ф. Шаповалов. — Брянск: Изд. БГСХА, 2006. — 432 с.

5.      Малявко Г. П. Агрохимическое обоснование технологий возделывания озимой ржи на юго-западе России / Г. П. Малявко, Н. М. Белоус, В. Ф. Шаповалов. — Брянск: Изд. БГСХА, 2010. — 247 с.

6.      Минеев В. Г. Агрохимия. — М.: «КолосС», 2004. — 718 с.

7.      Драганская М. Г. Продуктивность севооборотов в зависимости от систем и технологий возделывания культур / М.Г. Драганская, Н. М. Белоус, С. А. Бельченко // Проблемы агрохимии и экологии. — 2011. — № 2. — С. 13–19.

8.      Белоус Н. М. Проблемы агрохимии и радиоэкологии на радиоактивно загрязненной территории / Н. М. Белоус, В. Б. Коренев, И. Н. Белоус, Е. В. Смольский // Материалы 8-го симпозиума ученых и агроэкологов «Совершенствование программ и методов агрохимических исследований». — Москва: 2014. –С 91–105.

9.      Ториков В. Е. Биологизация земледелия как основа развития современного сельского хозяйства / В. Е. Ториков, А. Е. Сорокин // Аграрный вестник Урала. — 2011. — № 5. — С. 18–21.

10.  Белоус Н. М. Сераделла — ценная кормовая и сидеральная культура легких почв Нечерноземной зоны / Н. М. Белоус, В. А. Ященко, Ф. В. Моисеенко, В. Ф. Шаповалов, А. Т. Куриленко. — М.: «Агроконсалт», 2003. — 76 с.