Оптимизация норм внесения удобрений в условиях эродированных почв

Размещено на http://www.allbest.ru//

Кабардино-Балкарский государственный аграрный университет им. В.М. Кокова

Оптимизация норм внесения удобрений в условиях эродированных почв

Пазова Т.Х.

Курманова М.К.

Каздохов Х.К.

Шекихачева Л.З.

Кубалов И.С.

Аннотация

В статье приводятся результаты применения удобрений на землях, подверженных эрозионным процессам. Показано, что дифференцированная обработка (чередование отвальной, плоскорезной и поверхностной обработок почвы) создает оптимальные условия для действия органических и минеральных удобрений. Максимальный эффект и наибольшая окупаемость удобрений достигаются при дробном, т.е. порционном, их применении. Установлено, что система удобрений на эродированных почвах должна обязательно предусматривать оптимальное сочетание органических и минеральных форм.

Ключевые слова: УДОБРЕНИЕ, ПОЧВА, ЭРОЗИЯ, ПЛОДОРОДИЕ, РАСТЕНИЯ, УРОЖАЙНОСТЬ

удобрение окупаемость эродированный

Одним из главных факторов, лимитирующих получение высоких урожаев на эродированных почвах, во многих районах является недостаток продуктивной влаги в почве [1-5]. Применение удобрений позволяет снизить отрицательное действие почвенной засухи. При внесении удобрений в эродированные почвы продуктивная влага расходуется более эффективно. Это объясняется, с одной стороны, уменьшением коэффициента транспирации растений вследствие повышения концентрации почвенного раствора, с другой стороны, это обусловлено уменьшением физического испарения влаги с поверхности почвы при хорошо развитом растительном покрове [6, 7].

Применение удобрений в условиях эрозионных ландшафтов имеет ряд отличительных особенностей и требует специфического подхода. В первую очередь, это касается вопроса установления оптимальных норм внесения удобрений.

Полевые исследования проводились на холмистом участке ООО «Племсовхоз «Кенже» Кабардино-Балкарской республики. В зависимости от расположения, на участке имеются склоны, ориентированные на юг и на север (южной и северной экспозиции). В статье под «водоразделом» понимается линия, проходящая по вершине холма. Участок, прилегающий к этой линии, назван «водораздельным участком». Таким образом, речь идет о верхней части этих участков, прилегающих к склону той или иной экспозиции.

Расчет суммарного расхода влаги на единицу полученного урожая показал, что на участках с применением удобрений эффективность использования влаги растениями увеличилась в 1,2…1,5 раза. Кроме того, на удобренных участках под хорошо развитым стеблестоем физическое испарение с поверхности почвы снизилось в 1,3 раза. Вместе с тем применение удобрений до определенной степени нивелирует действие почвенной засухи: так, многолетние данные свидетельствуют, что в острозасушливые годы сбор зерна озимой пшеницы без удобрений снижался в среднем в 5…6 раз, а при внесении удобрений - лишь в 2 раза.

На смытых почвах склонов наиболее эффективны азотные удобрения, затем - фосфорные. Положительное действие калийных удобрений проявляется при применении высоких доз азотных и фосфорных удобрений. Зерновые культуры, в зависимости от перераспределения влаги и питательных веществ по рельефу, дополнительно используют на выщелоченных черноземах до 35 кг/га почвенного азота. В связи с этим для повышения эффективности удобрений необходимо дифференцировать по элементам склонов дозы удобрений. За счет правильного использования особенностей агроэкологических условий склоновых земель валовой сбор зерна можно увеличить на 10%.

Наряду со сроками и способами внесения удобрений, немалое значение имеет экспозиция склонов. На черноземах смытых, залегающих по рельефу на северном склоне, урожайность зерна пшеницы выше на 4,0 ц/га, чем на черноземах смытых, залегающих на южном склоне, а на водораздельном участке, прилегающем к северному склону, урожайность выше на 4,5 ц/га, чем на водоразделе, прилегающем к южному склону. Прибавка урожайности зерна озимой пшеницы при внесении минеральных удобрений (N60P60K30) на склоне северной экспозиции составляет около 10,5 ц/га. Разница в урожайности объясняется значительно большими запасами влаги на северном склоне, чем на водораздельном участке и склоне южной экспозиции.

Сравнение продуктивности почвозащитных севооборотов, размещенных на склонах противоположных экспозиций, показало, что урожайность кукурузы, ячменя и озимой пшеницы на южном склоне значительно ниже, чем на северном. На северных склонах при средних дозах азотных удобрений в условиях избыточного увлажнения приемлемы только весенние сроки внесения. При повышении доз с N50 до N100…150 преимущество весенних сроков внесения перед осенними на северных склонах исчезает, так как, несмотря на некоторые потери азота от водной эрозии, в почве сохраняется достаточный запас азота удобрений для оптимального питания растений.

Изучение влияния азотных удобрений на нитрификационную способность чернозема типичного при наличии в почве источника азота показывает, что на склоне северной экспозиции количество образовавшегося нитратного азота изменяется с 0,42 мг/100 г почвы на контрольном варианте до 3,47 мг/100 г почвы на варианте с внесением мочевины. Способность к нитрификации (разность между конечным и исходным содержанием нитратного азота в почве) также возрастает от контрольного варианта к удобренному с 0,22 до 3,27 мг/100 г почвы.

Аналогичные тенденции наблюдаются на водоразделе и на южном склоне. На удобренных вариантах способность к нитрификации увеличивалась. При отборе через 2 недели (2-й отбор) (табл. 1) показатели нитрификации изменились. На северном склоне и на контроле, и на удобренном варианте с внесением мочевины (NH2)2CO процесс нитрификации замедляется, о чем можно судить по количеству нитратов, накопленных в почве за период от первого отбора до второго. В то же время на склоне южной экспозиции и водоразделе в вариантах с внесением мочевины процесс нитрификации продолжается.

В склоновом земледелии температурные различия в рельефе очень существенны, а повышение температуры с +10°С до +35°С увеличивает накопление нитратного азота в 4-5 раз. При наличии доступных для микроорганизмов источников азота в склоновом агроландшафте в полевых условиях чернозем типичный демонстрирует неодинаковую способность к минерализации азотных соединений.

Наибольшей способностью и к нитрификации, и к аммонификации обладают почвы водораздельного плато, в то время как на склоне северной экспозиции преобладают процессы аммонификации, а на южном склоне - нитрификации.

Установлено, что максимальная скорость процессов нитрификации в почве при наличии доступных форм азота на склоне южной экспозиции составляет 1,18 мг/100 г почвы в неделю, в то время как на северном склоне - 0,57 мг/100 г почвы в сутки. Внесение удобрений приводит к достоверному (Р<0,001) увеличению содержания нитратного (N-NO3-) и аммонийного (N_NН4+) азота в почве по сравнению с контролем с преобладанием содержания нитратного азота над аммонийным в среднем в 9 раз. В черноземе типичном содержание N_NН4+ варьирует в среднем от 12 до 15 мг/кг. Динамика нитратного азота зависит от количества доступного азота во внесенных удобрениях. Высокая обеспеченность нитратным азотом свидетельствует о доминировании микробиологического процесса нитрификации (биологическое окисление аммония до нитратов) в почвах.

Таблица 1. Влияние расположения почвы в рельефе на ее способность к нитрификации и аммонификации

Этому способствуют аэробные условия, обеспеченные почвенно-физическими характеристиками черноземных почв. На южных склонах, в условиях, благоприятных для накопления нитратов в черноземах, азотные удобрения применять нецелесообразно. Достаточно применять фосфорные и калийные удобрения, обеспечивающие дополнительный сбор зерна в среднем 5 ц/га. Прирост зерна от 1 кг NPK на фоне противоэрозионных приемов на смытых видах черноземов оподзоленных, выщелоченных и типичных составляет 14,19 и 26 %, соответственно.

Дифференцированная обработка (чередование отвальной, плоскорезной и поверхностной обработок почвы) создает оптимальные условия для действия органических и минеральных удобрений. В черноземах смытых разовое внесение всей дозы фосфорных и калийных удобрений при дифференцированной обработке почвы в севообороте с короткой ротацией обеспечивает такую же продуктивность сельскохозяйственных культур, как и ежегодное их применение.

Разовое применение фосфорных и калийных удобрений (Р280K140) на всю ротацию севооборота, по сравнению с их ежегодным внесением, не снижает продуктивность севооборота. В севооборотах с короткой ротацией и безотвальной обработкой, когда глубокая заделка удобрений в почву невозможна, такой прием внесения фосфорных и калийных удобрений на черноземах склонов оправдан и с агроэкологической точки зрения.

Урожайность сельскохозяйственных культур на смытых почвах, как правило, ниже, чем на несмытых, и при одинаковых дозах внесения удобрений затраты на получение 1 т урожая зерна всегда выше на склоновых землях.

В среднем для получения 1 т урожая зерна на почвах склонов NPK требуется примерно на 10 кг/га, или на 16%, больше, чем на равнинных полях. И в связи с более высокой эффективностью удобрений на смытых почвах затраты NPK на 1 т прибавки урожайности ниже, чем на несмытых почвах.

Затраты NPK на несмытых почвах колеблются в пределах 187…330 кг д.в., а на смытых - 162…227 кг д.в. на 1 т прибавки урожайности. Отсюда коэффициенты пересчета норматива затрат удобрений на смытых почвах для урожайности больше единицы (1,13…1,21), а для прибавки урожайности - меньше единицы (0,71…0,89). Зная нормативы затрат удобрений на единицу основной продукции и планируемую прибавку зерна от NPK, можно рассчитать дополнительную дозу удобрений на смытой почве по сравнению с принятой на равнинном участке (табл. 2).

Основываясь на опытных данных урожайности сельскохозяйственных культур на несмытых и смытых почвах при одинаковых дозах внесения удобрений, можно рассчитать дополнительную потребность в минеральных удобрениях сельскохозяйственных культур, возделываемых на почвах разной степени эродированности. Общепринятые дозы полного удобрения, в зависимости от типа почвы, должны быть увеличены на склонах примерно на 14…21 %.

Дозы удобрений под планируемый урожай необходимо также корректировать в зависимости от приуроченности к элементам рельефа. В таблице 3 приведены дозы минеральных удобрений под сельскохозяйственные культуры на смытых почвах эрозионного агроландшафта.

Таблица 2. Нормативы минеральных удобрений для получения основной продукции зерновых культур на почвах склонов

Максимальная эффективность и окупаемость удобрений наблюдается на плоских вершинах холмов и верхних частях склонов, где господствуют элювиальные процессы, и наблюдается лучшая теплообеспеченность в период вегетации. Вниз по склону на транзитно-аккумулятивных категориях энергетическая эффективность и окупаемость минеральных удобрений снижается в 2…5 раз.

Корректировка доз удобрений на различных агроландшафтах является одним из основных способов повышения адаптационной способности культур к агромикроландшафтным условиям, дающим возможность получать высокие урожаи на слабо- и среднеобеспеченных элементами питания сильно- и среднесмытых черноземах, на которых удобрения имеют самую высокую окупаемость урожаем. На аккумулятивных категориях (намытые почвы), хорошо обеспеченных элементами питания, наиболее эффективна система питания с низкими и средними дозами удобрений, позволяющая обеспечить растения элементами питания в критические периоды их роста и развития.

Таблица 3. Ориентировочные дозы удобрений на склоновых агроландшафтах, в зависимости от приуроченности почвенного покрова к элементам рельефа

Таким образом, основная роль в восстановлении плодородия эродированных черноземных почв и повышении продуктивности сельскохозяйственных культур в севообороте принадлежит удобрениям.

Максимальный эффект и наибольшая окупаемость удобрений достигаются при дробном, т.е. порционном, их применении. Особое значение этот способ имеет для эрозионно-опасных земель, где разовое внесение высоких доз удобрений не только ведет к непроизводительным потерям части питательных элементов, но и опасно с экологической точки зрения.

Дробное внесение, т.е. сочетание основного, припосевного и послепосевного (подкормок) удобрения позволяет:

- лучше обеспечить культивируемые растения питательными веществами на протяжении всей вегетации и особенно в периоды максимальной в них потребности, т.е. в критические периоды;

- направленно изменять концентрацию почвенного раствора и соотношение содержащихся в нем элементов минерального питания применительно к потребностям культуры в отдельные фазы роста и развития;

- уменьшить дозу единовременно вносимых удобрений, что очень важно с экономических и экологических позиций, так как способствует сокращению миграции минеральных веществ за пределы удобряемой территории.

Сроки применения удобрений, в первую очередь, подкормок, приурочивают к фазам развития растений. Эти сроки, а также дозы вносимых удобрений, ежегодно уточняют в соответствии с метеорологическими условиями конкретного года, изменениями содержания доступных форм элементов питания в почве, смещением календарных дат наступления фаз развития растений, особенностями сортовой агротехники и другими факторами. В этой связи перспективным приемом определения оптимальных сроков внесения удобрений является использование периодических данных растительной (листовой) и почвенной диагностики.

Важное значение для эффективного применения удобрений имеет правильный выбор способа их внесения. В условиях эрозионных ландшафтов замена поверхностного внесения удобрений заделкой в почву на глубину 10…30 см предотвращает их снос со склоновым стоком или ветром и способствует значительному росту урожайности возделываемых культур.

Перспективными способами внесения удобрений в условиях эрозионных ландшафтов в настоящее время являются ленточное и двухслойное ленточное внесение удобрений в противовес сплошному.

Основой плодородия всех типов почв, получения устойчивых и высоких урожаев сельскохозяйственных культур является органическое вещество почв, расход которого в земледелии компенсируется внесением органических и минеральных удобрений.

Все эродированные почвы, в первую очередь, нуждаются в органических удобрениях, которые являются непосредственным субстратом для образования гумуса, существенно улучшают агрофизические свойства и повышают биогенность почв. В этой связи применение навоза и других органических удобрений - обязательный прием агротехники для эродированных почв. Общее количество органического вещества, ежегодно поступающего в почву, зависит от структуры севооборота, урожайности возделываемых культур, применяемой системы удобрений. В севообороте, где пропашные культуры (картофель, сахарная свекла, кукуруза на зерно, кукуруза на силос, соя) и чистый пар занимают большую площадь (около 53%), масса ежегодно поступающего в почву свежего органического вещества имеет наименьшее значение: 7,4 т/га - при органической системе удобрения и 8,2 т/га - при органо-минеральной. При замене в этом севообороте черного пара на занятый (вико+овес), а гороха и озимой пшеницы - на два поля люцерны масса свежего органического вещества, поступающего в почву, увеличивается на 14% при органо-минеральной системе удобрения и на 17% - при органической, что объясняется большим количеством послеуборочных остатков в двух полях люцерны и в занятом пару.

Определенный интерес представляет знание структуры поступающего в почву органического вещества в различных севооборотах. Исследованиями авторов установлено, что основная его масса приходилась на пожнивно-корневые остатки: 40…57 %. В севообороте без многолетних трав доля послеуборочных остатков в общей массе органического вещества составляет 40…45 %, а в севообороте с многолетними травами - 55…57 %. Доля нетоварной части урожая (соломы озимой пшеницы) в общей массе поступающего в почву органического вещества зависит как от урожайности озимой пшеницы, так и от их доли площади в севообороте. В севообороте с одним полем пшеницы доля составляет 6…12 %, а с двумя полями озимой пшеницы - 12…24 %. При возделывании в пару сидеральной культуры в почву поступает около 0,47 т/га надземной биомассы при органической и 0,7 т/га - при органо-минеральной системе удобрения, что составляет 8…10 % от общего количества органического вещества. Чем больше поступает в почву свежего органического вещества и чем выше его коэффициент гумификации, тем больше почвообразование гумуса. На потери гумуса в результате его минерализации большое влияние оказывает структура севооборотов. Чем больше в севообороте доля пропашных культур и чистого пара, тем больше потери гумуса почвы.

Эти выводы подтверждаются расчетами баланса гумуса в черноземе разной степени смытости. Самые высокие потери гумуса от эрозии на полях севооборота, занятых кукурузой на зерно, и приход гумуса от пожнивно-корневых остатков под этой культурой самый низкий: 0,15 т/га на несмытой части поля и 0,09 т/га на сильносмытой части поля. При возделывании озимой пшеницы приход органического вещества увеличивается в 9 раз на несмытой части поля и в 7 раз - на сильносмытой части поля. Расчетная потребность в органических удобрениях для поддержания бездефицитного баланса гумуса в зернопаропропашном севообороте составляет: при использовании безподстилочного навоза - 2,6 т/га; соломы - 2,6 т/га; сидеральных культур - 65 т/га; люцерны - 10,4 т/га.

Таким образом, система удобрений на эродированных почвах должна обязательно предусматривать оптимальное сочетание органических и минеральных форм, что дает возможность положительно, эффективно и оперативно влиять как на состояние почвы и ее плодородие, так и на рост, развитие, продуктивность и качество урожая сельскохозяйственных растений.

Список использованных источников

Апажев А.К. Основные пути повышения эффективности возделывания зерновых культур в Северо-Кавказском регионе // NovaInfo. Ru. - 2016, №43. - С. 67-69.

Апажев А.К., Шекихачев Ю.А., Фиапшев А.Г. Эффективность использования биоудобрений // Материалы XIII Международной научно-практической конференции «Достижения современной науки». - 2016. - С. 38-41.

Апажев А.К., Шекихачев Ю.А., Хажметов Л.М. Технологические решения по проведению комплекса мелиоративных и агротехнических мероприятий с целью повышения плодородия и вовлечения в оборот деградированных мелиорированных земель на оросительных системах. - Нальчик: Кабардино-Балкарский ГАУ. - 2016. - 296 с.

Апажев А.К., Шекихачев Ю.А., Хажметов Л.М. Методические рекомендации по проведению комплекса мелиоративных и агротехнических мероприятий с целью повышения плодородия почв и вовлечения в оборот деградированных мелиорируемых земель на оросительных системах. - Нальчик: Кабардино-Балкарский ГАУ. - 2016. - 98 с.

Апажев А.К., Шекихачев Ю.А., Хажметов Л.М. Инновационные технологические и технические решения по повышению плодородия почв в условиях склоновых эродированных черноземных почв Юга России. - Нальчик: Кабардино-Балкарский ГАУ. - 2018. - 264 с.

Шекихачев Ю.А., Бжеумыхов В.С., Бжеумыхова З.В. Оптимизация агротехнологии выращивания сельскохозяйственных культур в Кабардино-Балкарской республике / АгроЭкоИнфо. - 2017, №4. - http://agroecoinfo.narod.ru/journal/STATYI/2017/4/st_408.doc.

Шекихачев Ю.А., Бжеумыхов В.С. Основные направления рационального использования, охраны и улучшения почвенных ресурсов в Кабардино-Балкарской республике / АгроЭкоИнфо. - 2017, №4. - http://agroecoinfo.narod.ru/journal/STATYI/2017/4/st_412.doc.

Цитирование

Пазова Т.Х., Курманова М.К., Каздохов Х.К., Шекихачева Л.З., Кубалов И.С. Оптимизация норм внесения удобрений в условиях эродированных почв // АгроЭкоИнфо. - 2019, №4. - http://agroecoinfo.narod.ru/journal/STATYI/2019/4/st_403.doc.

Размещено на Allbest.ru