Баланс фосфора и калия в полевых севооборотах

Цель исследований – сравнить влияние некоторых приемов биологизации в восьмипольных полевых севооборотах на изменение почвенного плодородия и баланс фосфора и калия дерново-подзолистой легкосуглинистой почвы.

Исследования проводили в длительном стационарном опыте на дерново-подзолистой легкосуглинистой почве, сформированной на элювии пермских глин. Опыт заложен в 1976 году на опытном поле ФГБНУ ФАНЦ Северо-Востока. На рассмотрение взяты четыре парозернотравяных восьми-польных севооборота с чистым, занятым и сидеральными парами (2010-2017 гг.) (рис.).

За контроль принят севооборот с чистым паром без внесения органических удобрений и посева промежуточных культур. После уборки озимой ржи на зерно и зерносмесей на зеленый корм и сенаж высевали промежуточные пожнивные и поукосные культуры (редьку масличную, горчицу белую, рапс яровой), которые использовали на сидеральные цели. Промежуточные культуры занимали в структуре севооборотов от 12,5 до 37,5 %. Многолетние травы использовали на зеленый корм, в севооборотах № 2 и № 3 их отаву запахивали на сидеральные цели.

Агрохимические показатели почвы пахотного слоя следующие: рНсол. 4,48-4,80, содержание подвижного фосфора – 148,0-160,0 мг/кг почвы, обменного калия – 132,0-156,0 мг/кг почвы (по Кирсанову), гумуса – 1,98-2,00 % (по Тюрину).

В севооборотах возделывали рекомендованные для Кировской области сорта зерновых и кормовых культур. Агротехника возделывания культур традиционная для условий региона: вспашка, боронование, культивация.

Минеральные удобрения вносили под все культуры, кроме многолетних трав, в дозе N30Р30К30, под посев промежуточных культур – N20. Пестициды в опыте не использовали.

Расчет баланса фосфора (табл. 2) показал, что внесение минеральных удобрений в дозе N30Р30К30 в среднем за год не обеспечивает уравновешенного его баланса в контрольном севообороте с чистым паром и двумя полями многолетних трав. Превышение выноса над поступлением фосфора составило 129,1 кг/га при интенсивности баланса 64 %.

Вынос фосфора из почвы урожаями культур значительно ниже, чем азота, но клевера также выносят наибольше количество этого элемента. Так, при сборе 6,35 т/га с. в. выносится 76,2 кг/га, а при повышении урожайности до 7,96 т/га этот показатель увеличивается до 95,5 кг/га. Зерновые культуры выносят фосфора с урожаем 31,9-49,7 кг/га. Вынос значительно снижается при введении в севообороты смесей зерновых с зернобобовыми или крестоцветными культурами при использовании их на зернофураж 15,0-15,5 кг/га.

Баланс фосфора с положительным приростом улучшался по мере насыщения севооборотов зернобобовыми смесями, промежуточными культурами, сидератами. Промежуточные культуры могут обогащать почву Р2О5 на 5,4-53,0 кг/га в зависимости от цели их использования (табл. 1). В севооборотах с занятым паром (II) и сидеральным (III) вносится одинаковое количество минеральных удобрений 180 кг/га, но введение двух промежуточных культур в сидеральном севообороте (III) обеспечивает поступление 89,7 кг/га фосфора и положительный баланс увеличивается до 65,5 кг/га с интенсивностью 117 % (табл. 2).

В севообороте с двумя сидеральными парами (IV) при одном поле клевера значительно снижается вынос фосфора и увеличивается его приход с тремя промежуточными культурами и сидеральной массой с двух полей. Поступление с минеральными удобрениями также повышается до 210 кг/га за счет внесения фосфора в семи полях, что привело к положительному балансу (+148,1 кг/га) при экологически безопасных нормативах интенсивности 145 %.

Систематическое внесение фосфорных удобрений и применяемые факторы биологизации позволяют не только сохранить исходное содержание этого элемента в почве, но и увеличить его. Достоверное увеличение подвижного фосфора на 39-46 мг/кг (НСР05 = 14,0) произо-шло в севооборотах с занятым и сидеральными парами. В контрольном севообороте повы-шение отмечено только на уровне тенденции.

По группировке обеспеченности фосфором почвы перешли в группу «высокая обеспеченность».

При расчете баланса калия отмечена эта же тенденция, что и при балансе азота и фосфора. В контрольном севообороте отмечается наименьшее поступление обменного калия с минеральными удобрениями и корнестерневыми остатками (табл. 3). Здесь вынос с урожаем превосходит поступление калия на 252,1 кг/га, создавая отрицательный баланс при его интенсивности 63 %. Наблюдается высокий вынос элемента с урожаем многолетних трав – 139,0 и 159,4 кг/га, в то время как зерновые выносят 62,0-96,6 кг/га. Исследования Конончук В.В. и др. (2008) также показали, что при внесении минеральных удобрений в дозе N30Р30К30 и насыщении севооборота бобовыми культурами до 67 % не обеспечивался бездефицитный баланс калия, но снижалась величина отрицательного баланса с 67-81 до 38-51 кг/га.

Баланс калия в севообороте с занятым паром (II) при введении одной пожнивной культуры и запахиваемой отавы клевера увеличивается в положительную сторону (+128,9 кг/га), интенсивность повышается до 116 %, превышая экологически безопасные нормативы для данного типа почв (70 %).

В сидеральных севооборотах поступление калия значительно возрастает (1220,7 и 1223,6 кг/га) за счет введения в их структуру промежуточных культур до 25,0-37,5 % (2-3 поля). Надземная масса и корневые остатки крестоцветных, богатые калием, оставляют после себя до 100,2-122,0 кг/га этого элемента (табл. 1). В данных севооборотах обеспечивается положительный баланс калия с приходом его до 386,7 и 395,8 кг/га за ротацию при высоких показателях интенсивности 146 и 148 % (табл. 3).

Содержание обменного калия в почве осталось в этой же группе обеспеченности («повышенное» – 131-140 мг/кг) этим элементом. Тенденцию снижения содержания этого элемента в почве можно наблюдать в севооборотах с двумя полями многолетних трав (II и III) за счет значительного выноса калия бобовыми травами.

Определение корреляционной зависимости урожайности ячменя в последействии при создавшемся уровне плодородия показало, что зависимость от содержания подвижного фосфора и обменного калия средняя (r = 0,33-0,36).

Продуктивность севооборотов в большей степени зависела от наличия в структуре паровых полей и доли зерновых культур, дающих больший выход кормовых единиц. Применение минеральных удобрений в дозе N30Р30К30 обеспечивало продуктивность севооборотов на уровне 4,22-4,79 тыс. корм. единиц. По количеству кормовых единиц выигрывал севооборот с занятым паром (II). Средняя урожайность зерновых получена независимо от доли биологических факторов на уровне 3,26-3,29 т/га.

Если промежуточные культуры использовать не на сидеральные цели, как источник органического вещества, а на корм, то дополнительно можно получить 1,21-3,00 тыс. кормовых единиц в III и IV севооборотах.

Заключение. Многолетние исследования, проведенные в стационарном опыте, показали, что освоение биологизированных севооборотов может стать альтернативой применения агрохимических средств, обеспечивающих сохра-нение и повышение плодородия дерново-подзолистых почв Кировской области. За восемь лет ротации полевых севооборотов на почвах с высоким содержанием подвижного фосфора и повышенным содержанием калия при сравнительно низких дозах (N30Р30К30) минеральных удобрений и интенсивном использовании средств биологизации (сидеральные удобрения, промежуточные культуры, запахивание корне-стерневых остатков культур и отавы многолетних бобовых трав) возможно сохранение почвенного плодородия и формирование положительного баланса питательных элементов.

В контрольном севообороте с чистым паром при минимальном поступлении питательных элементов с минеральными удобрениями и корнестерневыми остатками баланс NРК был отрицательным с интенсивностью 72, 64, 63 % соответственно.

Факторы биологической интенсификации способствовали созданию положительного баланса фосфора 12,5-148,1 кг/га с оптимальной интенсивностью 117-163 % и баланса калия 128,9-395,8 кг/га при интенсивности выше оптимального значения 116-148 %.

Продуктивность севооборотов зависела от наличия паровых полей и зерновых культур в структуре. Применение минеральных удобрений (N30Р30К30) с факторами биологической интенсификации обеспечивало продуктивность севооборотов на уровне 4,22-4,79 тыс. корм. ед. По наиболее оптимальному сочетанию продуктивности и баланса элементов питания выделяется севооборот с двумя сидеральными парами (клевер и смесь редька масличная + пелюшка + овес) и посевом промежуточных культур в трех полях (37,5 % в структуре севооборота).