Статья: Гумус черноземов обыкновенных при внесении удобрений и эффективность возделываемых сельскохозяйственных культур

Урожайность озимой пшеницы по кукурузе, ярового ячменя, подсолнечника оказалась минимальной - 3,31-3,35 т зерновых ед./га. Продуктивность севооборота в среднем составила 3,44 т зерновых ед./га.

Среди культур севооборота наибольшую отзывчивость на удобрения проявляла озимая пшеница, возделываемая после кукурузы, и озимая рожь. Прибавки от применения средних доз удобрений (7,0 т навоза + N43P30К24 на 1 га севооборотной площади) достигали 29-46 % к контролю, повышенных (11,2 т навоза + N64P42К42) - 46-52 %.

Прибавки урожайности при посеве кукурузы на силос составили соответственно по вариантам 16 и 29 %, гороха - 15 и 31 %, меньше они у подсолнечника - 15 и 27 %, выращиваемой по гороху озимой пшеницы - 17 и 26 %, озимой пшеницы по чистому пару - 14 и 24 %, возделываемой на зерно кукурузы - 11 и 18 %. Прибавка урожайности ярового ячменя от последействия средней дозы составила 20 %, повышенной - 37 %.

Продуктивность севооборота в среднем за 10 лет от внесения 7,0 т навоза + N43Р30К24 (вариант 2) равнялась 4,05 т зерновых ед./га (или 18 %) к контролю, от 11,2 т навоза + N64Р42К42 (вариант 3) - 4,51 т зерновых ед./га (или 31 %).

Таким образом, разница в продуктивности сельскохозяйственных культур севооборота при внесении повышенных доз удобрений (вариант 3) на 0,46 т зерновых ед./га больше, чем средних (вариант 2).

На естественном фоне баланс углерода оказался отрицательным под всеми культурами, за исключением озимой ржи, вследствие сравнительно невысокой урожайности, соответственно, небольшого выноса азота этой культурой и достаточно высокого количества растительной массы предшественника - озимой пшеницы по чистому пару.

Максимальный дефицит углерода наблюдался на поле, на котором возделывалась озимая пшеница по чистому пару (-1285 кг/га), имевшая высокую урожайность и вынос. Кроме того, здесь отсутствовало поступление азота растительных остатков в чистом паре.

Достаточно высокий и одинаковый недостаток углерода отмечен на поле чистого пара (-817 кг/га) и при возделывании кукурузы на зерно

(-770 кг/га). В почве пара дефицит связан с усиленной минерализацией почвенных запасов углерода при интенсивной обработке, повышенном доступе кислорода и усилении окислительных процессов, под кукурузой на зерно - со сравнительно высоким выносом азота, интенсивными междурядными обработками, способствующими минерализации почвенного углерода. В среднем по севообороту дефицит углерода составил 493 кг/га.

Внесение удобрений в средних - 2 вариант (7,0 т навоза + N43P30К24) и повышенных - 3 вариант (11,2 т навоза + N64Р42К42) - дозах, как отмечалось ранее, увеличивало продуктивность севооборота: в первом случае на 18 %, во втором - на 31 %. На некоторых полях севооборота (озимая пшеница, возделываемая по чистому пару, горох, яровой ячмень, подсолнечник) в вариантах с внесением удобрений по сравнению с естественным фоном даже возрастала минерализация углерода и дефицит его повышался.

При внесении удобрений в средних дозах (вариант 2) минерализация углерода в севообороте составила 718 кг, новообразование - 558 кг. Положительного баланса углерода этот вариант не давал, сокращая его дефицит на 1 га соответственно от 493 кг при контроле до 160 кг.

Положительный баланс углерода при внесении этих доз удобрений получен на полях кукурузы на силос (1612 кг/га), чистого пара (454 кг/га), ржи (108 кг/га). Минимальным недостаток углерода оказался на поле озимой пшеницы после кукурузы (-173 кг/га).

Минерализация углерода в варианте с повышенной дозой удобрений (вариант 3) возрастала на 9 % в сравнении со средней дозой (вариант 2) и составила 783 кг/га, новообразование увеличилось на 31 % (до 732 кг/га). Эта система приближала баланс (С) к бездефицитному - (- 51 кг/га), в пересчете на гумус - (-87,9 кг).

По полям севооборота баланс углерода складывался по-разному. Максимально бездефицитным (1884 кг/га) он был на поле кукурузы, возделываемой на силос, за счет внесения удобрений. Положительным баланс (С) оказался также в чистом паре (765 кг/га), при возделывании кукурузы на зерно (268 кг/га), озимой ржи (134 кг/га) и озимой пшеницы, идущей по кукурузе на силос (40 кг/га).

На поле, на котором выращивалась озимая пшеница по чистому пару, в сравнении с естественным фоном дефицит углерода возрастал в 1,3 раза. Отрицательным он был также при выращивании озимой пшеницы по гороху (-621 кг/га), гороха (-560 кг/га), ярового ячменя (-401 кг/га), подсолнечника (-381 кг/га).

Вышеприведенные расчетные материалы баланса углерода в почве отражают изменения его содержания в севообороте на естественном фоне и при внесении удобрений. При переводе величин этих показателей из кг/га в проценты и сравнение их с данными анализа содержания углерода в почве установлено, что баланс (С) составил на контроле без удобрения по расчету (-0,14 %), по анализам - (-0,05 %); при внесении 7,0 т навоза + N43Р30К24 на 1 га севооборотной площади - соответственно (-0,05) и +(0,03 %), внесении 11,2 т навоза + N64Р42К42 - (-) 0,02 и + 0,09 %.

За 10 лет в контрольном варианте урожаем культур было аккумулировано 988 ГДж/га энергии (таблица 3).

Внесение удобрений повышало количество энергии в урожае во втором варианте (70 т навоза + N430Р300К240 за всю ротацию севооборота) на 20 % и на третьем варианте (112 т навоза + N640Р420К420 за всю ротацию севооборота) - на 36 %.

Энергозатраты на возделывание сельскохозяйственных культур, определенные по технологическим картам, оказались, естественно, максимальными при внесении повышенных доз удобрений, затраты энергии гумуса почвы - в контрольном варианте [10].

Таблица 3 - Биоэнергетическая эффективность возделывания сельскохозяйственных культур за 10 лет В ГДж/га

Применение удобрений сохраняло его запасы в почве, сокращая энергетические потери в варианте со средними дозами (вариант 2) на 14 %, повышенными (вариант 3) - на одну треть. Энергетический доход более высокий в варианте с повышенными дозами удобрений (вариант 3).

Коэффициент биоэнергетической эффективности возделывания культур без учета потерь гумуса в почве оказался наибольшим на контрольном варианте без удобрения (5,3), меньшим - (4,1) на втором (70 т навоза + N430Р300К150 за 10 лет). На третьем варианте (112 т навоза + N640Р420К420) этот коэффициент снижался до 3,7.

При учете изменения запасов гумуса в почве коэффициент энергетической эффективности при контроле без удобрения снижался до 3,9, при внесении удобрений в средних дозах (вариант 2) увеличивался до 4,8, в повышенных (вариант 3) - до 5,6.

Выводы

1 Систематическое внесение 7,0 т навоза + N43Р30К24 минеральных удобрений в среднем за 10 лет на 1 га площади зерно-паро-пропашного севооборота обеспечивает поддержание экологического равновесия гумуса на исходном уровне. Баланс гумуса, близкий к положительному, при росте содержания гуминовых кислот и снижении нерастворимого остатка получен в севообороте от внесения 11,2 т навоза + N64Р42К42. На естественном фоне доля гумуса уменьшается, качественный состав его ухудшается.

2 Продуктивность зерно-паро-пропашного севооборота от внесения в среднем на 1 га за 10 лет 7,0 т навоза + N43Р30К24 равнялась 4,05 т зерновых ед./га (или 18 %) к контролю, от 11,2 т навоза + N64Р42К42 - 4,51 т зерновых ед./га (или 31 %).

3 Биоэнергетическая эффективность возделывания сельскохозяйственных культур при сохранении запасов гумуса в почве выше при внесении удобрений (1105 ГДж/га), чем без их применения (733 ГДж/га). Без учета почвенного плодородия удобрения, хотя и дают энергетический доход, но снижают коэффициент энергетической эффективности (соответственно 3,7-5,3).

Список использованных источников

1 Кирюшин, В. И. Экологизация земледелия и технологическая политика / В. И. Кирюшин. - М.: МСХА, 2000. - 473 с.

2 Мязин, Н. Г. Влияние систематического применения удобрений и мелиорантов на гумусное состояние чернозема выщелоченного / Н. Г. Мязин, Т. М. Парахневич // Агрохимия. - 2000. - № 9. - С. 11-18.

3 Продуктивность зернопаропропашного севооборота и плодородие обыкновенного чернозема в зависимости от систематического внесения органических и минеральных удобрений / И. М. Шапошникова [и др.] // Агрохимия. - 1990. - № 12. - С. 11-23.

4 Эффективность систематического внесения органических и органо-минеральных удобрений в севооборотах / И. М. Шапошникова, А. И. Гармашев, А. В. Лабынцев, В. И. Медведева // Агрохимия. - 1997. - № 2. - С. 41-46.

5 Безуглова, О. С. Гумусное состояние почв юга России / О. С. Безуглова. -

Ростов н/Д.: СКНЦ ВШ, 2001. - 228 с.

6 Новиков, А. А. Гумусное состояние почв в севооборотах различной конструкции на черноземах обыкновенных / А. А. Новиков // Политематический сетевой электронный научный журнал Кубанского государственного аграрного университета [Электронный ресурс]. - 2012. - № 78(04). - С. 555-564. - Режим доступа: http:elibrary.ru/

item.asp?id=17714655. - Шифр Информрегистра 0420900012.

7 Шапошникова, И. М. Плодородие черноземов Юга России / И. М. Шапошникова. - Ростов н/Д., 2004. - 231 с.

8 Практикум по агрохимии / В. Г. Сычев [и др.]; под ред. В. Г. Минеева. - М.: МГУ, 2001. - 688 с.

9 Лыков, А. М. К методике расчетного определения гумусного баланса почвы в интенсивном земледелии / А. М. Лыков // Известия ТСХА. -1979. - № 6. - С. 14-19.

10 Методика ресурсно-экологической оценки эффективности земледелия на биоэнергетической основе / В. М. Володин, Р. Ф. Еремина, А. Е. Федорченко, А. А. Ермакова. - Курск: ЮМЭКС, 1999. - 48 с.