Глава 7. ЭФФЕКТИВНОСТЬ УДОБРЕНИЙ ПРИ ВЫРАЩИВАНИИ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ КУЛЬТУР

Выше была показана роль органических и азотных минеральных удобрений в обогащении окультуренных почв гумусом и доступными для растений азотистыми веществами. Благодаря систематическому внесению навоза и других органических удобрений возможно быстрое и эффективное окультуривание вновь освоенных почв и повышение их плодородия.

23 8

с бедностью азотом органического вещества, а также с недостаточно благоприятными гидротермическими условиями вегетационного периода и заторможенностью процессов минерализации азотистых веществ даже в потенциально богатых азотом торфяных почвах. Результаты агрохимических исследований (Лебедев, 1971; Елсаков, 1975, 1978) показали, что в таких условиях наибольшую эффективность проявляют азотные удобрения.

Роль органических и минеральных удобрений в окультуривании целинной и залежной подзолистых почв выявлена путем проведения длительного полевого опыта. Ежегодно с 1972 по 1981 г. на одни и те же делянки, размещенные на освоенной целинной, перепаханной залежной и старопахотной почвах, вносили навоз в дозе 90 т/га и минеральные удобрения              К§0. Учетная площадь

делянки составляла 4 м , повторность опыта трехкратная (с 1976 - четырехкратная). Метеорологические условия в годы наблюдений сильно различались. По сочетанию тепла и влаги в период наиболее активной вегетации растений (июнь и июль) можно выделить засушливые и теплые годы (1972, 1973 и 1980 гг.), влажный и теплый - 1974 г., прохладный и сухой - 1978 г., прохладные и влажные - 1975 и 1981 гг. Метеорологические показатели 1976,

1977 и 1979 гг. были близки к средним многолетним данным.

На продуктивность однолетних трав большое влияние оказали метеорологические условия. Об этом можно судить по данным, приведенным в табл.

Сопоставление урожаев однолетних трав с метеорологическими показателями за июнь и июль

Примечание.

Температура воздуха при этом была, как правило, ниже (в 1975, 1976 и 1981 гг.) или близка к HopiCie (1977 г.). Следовательно, низкие температуры воздуха в течение вегетации при достаточном увлажнении не препятствуют интенсивному росту овса и позволяют получить высокие урожаи зеленой массы этой культуры (до 340- 370 ц/га на хорошо окультуренной почве). Среди четырех лет, в которые были получены наибольшие урожаи, выделяется 1976 г., вегетационный период которого отличался небольшим количеством осадков (на 21% ниже нормы). Компенсирующим фактором в этом году послужили невысокие температуры воздуха, которые обусловили сравнительно небольшие потери влаги из почвы путем испарения.

Низкие урожаи растений были получены в годы с засушливым вегетационным периодом, причем недостаток влаги усугублялся высокими температурами воздуха:

Баллы

Такое сочетание тепла и влаги приводило к резкому дефициту влаги в почве, чему способствовал легкий механический состав и хорошая фильтрующая способность почв.

Близкие к средним урожаи были получены в годы с недостаточным увлажнением (балл по осадкам От -1 до -2), которое сочеталось с несколько повышенными (1979) или с низкими (1978) температурами воздуха. В первом случае при умеренном увлажнении и повышенных температурах создавался некоторый дефицит влаги

за счет испарения, что и препятствовало получению высокого урожая; во втором случае резкий дефицит осадков не привел к значительному снижению урожая, поскольку при низких температурах воздуха сильного иссушения почв не происходило.

Зависимость урожая растений от метеорологических условий вегетационного периода подтверждается также результатами корреляционного и регрессионного анализа данных за 10 лет полевого опыта. На рис. 41 представлены графики, отражающие зависимость урожая зеленой массы овса от температыры воздуха и осадков. Судя по величинам коэффициентов корреляции, можно сделать вывод о том, что урожай однолетних трав в большой степени зависит от температур воздуха в июне и июле, причем связь в данном случае обратная. Эта на первый взгляд пародоксальная зависимость объясняется не прямым воздействием более высоких температур в летние месяцы на урожай растений, а их косвенным влиянием через уо- ловия увлажнения. Естественно, что чем выше температура воздуха, тем интенсивнее испарение влаги с поверхности почвы. Поэтому при недостатке атмосферных осадков, как было показано выше, дефицит влаги в почве вызывает снижение урожая растений в те вегетационные периоды, когда температурные условия были наиболее благоприятными для роста и развития растений.

Зависимость урожая от количества осадков, выпавших в течение вегетации растений (в июне и июле), прямая, причем большее зна-* чение имеют осадки, выпавшие в июле, поскольку увлажнение почв в июне в значительной степени обеспечивается влагой, накопившейся в почве в результате таяния снега.

Регрессионный анализ позволяет выразить зависимость урожая от метеорологических факторов в виде уравнений регрессии для разных по степени окультуренности участков:

Рис. 41. Зависимость урожая растений от средних температур воздуха в июне (А), июле (Б), июне и июле (В) ц от количества осадков в июне (Г), июле (Д), июне и июле (Е).

?о5 =2.3; т - коэффициент корреляции; ? - критерий Стьюдента.

В уравнениях регрессии Xi - средние месячные температуры (°С) за июнь и июль, X^ — суммы осадков (мм) за те же месяцы, у - урожай зеленой массы овса (ц/га). Величины свободного члена и множителей при X^ и во всех трех уравнениях довольно близки и имеют одинаковые знаки. Обобщенное уравнение регрессии, вычисленное на основе средних данных по трем участкам, имеет вид: у =532-32.4X^0.7X^5 R =0.95; t =31.7.

Уравнение регрессии достаточно хорошо описывает зависимость урожая от метеорологических показателей вегетационного периода, о чем свидетельствует большая сходимость расчетных и фактических величин урожаев (рис. 42).

Таким образом, при выращивании растений на грубозернистых песчаных почвах, обладающих резко выраженным промывным („провальным") водным режимом, решающее значение для получения высоких урожаев имеет обеспеченность растений влагой, которая зависит от количества осадков и интенсивности испарения. Наиболее благоприятный режим влажности почвы складывается в годы с достаточным увлажнением вегетационного периода и температурами воздуха, близкими к норме или ниже нее. В эти годы возможно получение высоких урожаев зеленой массы однолетних трав.

На разных по степени о куль туре иное ти почвах урожай растений существенно различался на протяжении всех лет проведения опыта (табл. 63). Величина его в контрольных вариантах (без внесения

Рис.

1 - целина, 2 - залежь, 3 — пашня.

удобрений) отражает естественное плодородие почв. Во вновь освоенной целинной почве в первые годы после ее перепашки происходила интенсивная минерализация органических остатков, попавших в нее при первичной обработке. За счет этого растения получали некоторое количество питательных веществ, благодаря чему в эти годы, особенно в 1972 (первом году после освоения почвы) и в 1974, вегетационный период которого был наиболее благоприятным, были получены самые высокие по сравнению с последующими годами урожаи зеленой массы овса. На других участках, где естественное плодородие почв было более высоким, урожаи растений колебались по годам в соответствии с изменением гидротермических условий, так же как и в вариантах с внесением минеральных и органических удобрений.

Фосфорные и калийные удобрения были малоэффективными, особенно на освоенной залежной почве, где по средним за все годы наблюдений данным прибавка от их внесения составила всего 4% к контролю. На старопахотной почве она была большей, но, как правило, статистически недостоверной. Внесение же азотнрго удобрения резко повышало урожай. По средним данным, на залежной почве урожай при внесении аммиачной селитры увеличивался в 2.7 раза, а на старопахотной - в 2 раза. Однако и полное минеральное удобрение, внесенное в достаточно высоких дозах, не позволяет получить оптимального урожая растений. Так, в варианте с NPK на освоенной залежи средний за 9 лет урожай составил всего 130 ц/га.

Урожай зеленой массы однолетних трав в зависимости от степени окультуренности почв и внесения удобрений (ц/га)

Таблица 63

Только совместное внесение органических и минеральных удобрений обеспечивает получение высоких урожаев. Наиболее высокая эффективность навоза наблюдалась на слабоокультуренных почвах, естественное плодородие которых очень низкое. На вновь освоенной целинной почве при внесении минеральных удобрений и навоза урожай увеличивался в 9 раз, на освоенной залежи — более чем в 4 раза, а на старопахотной почве - в 3 раза.

Уменьшение относительной эффективности (в % к контролю) удобрений по мере роста степени окультуреиноети почв связано с их разной естественной продуктивностью. На более низком природном фоне влияние вносимых удобрений проявляется более резко. Однако и величины абсолютных прибавок урожая, полученные при внесении навоза и полного минерального удобрения на разных почвах, свидетельствуют об их высокой эффективности на слабоокультуренных почвах. На вновь освоенной целинной почве прибавка составила в среднем 148, на залежной - 180, а на старопахотной- 177 ц/га по отношению к контролю.

Тем не менее разница в продуктивности почв разной степени окультуреиноети сохранялась и при внесении полного удобрения. Средний за 10 лет урожай, полученный в варианте ЫРК + навоз на залежной почве, был на 36% больше, чем в том же варианте на освоенной целинной почве. Для старопахотной почвы такое увеличение составило 52%. Эти величины по годам колебались, но существенного уменьшения разницы в уровне урожаев, полученных на слабоокультуренных и старопахотных почвах, на протяжении опыта не наблюдалось. По-видимому, для более интенсивного окультуривания первых необходимо внесение более высоких доз органических удобрений. В целом данные этого опыта показывают, что органические удобрения являются мощным фактором окультуривания почв, позволяющим в первые же годы после освоения целинных почв резко повысить их продуктивность и поддерживать на высоком уровне плодородие старопахотных почв.

Ведущая роль органических и азотных минеральных удобрений в формировании и поддержании высокого плодородия подзолистых почв подтверждается результатами корреляционного анализа, проведенного по данным полевого опыта, в котором наряду с учетом урожаев растений проводились наблюдения за динамикой отдельных показателей почвенного плодородия. Обработке подвергались средние данные (за вегетационный период) по годам, характеризующие содержание аммиачного (N~NH^), нитратного (N-N0^) азота и их суммы, углерода гуминовых кислот (Сгк) и соотношения углерода гу- миновых и фульвокислот (Сгк:Сфк), содержания азота по Корнфилду, водорастворимого углерода (Своди) и активности сахаразы (табл. 64)

В разные годы корреляционные связи проявлялись по-разному в зависимости от метеорологических условий, которые влияли на урожай растений и динамику различных форм органического вещества и азота. В засушливом 1972 г. число достоверных корреляционных связей было минимальным, поскольку в таких условиях урожай в меньшей степени зависел от окультуренности почв, интенсивность

Коэффициенты корреляции урожая растений с некоторыми показателями плодородия почв по годам

превращения органических веществ была невысокой из.кза недостатка влаги, и он коррелировал только с содержанием гуминовых кислот в почве и соотношением Ср^С^. В следующем году, также засушливом, число достовреных связей возросло за счет нитратного и суммы минерального азота, а также азота по Корнфилду, который в 1972 г. не определялся. Вегетационный период 1974 г. отличался высокими температурами воздуха и хорошим увлажнением. В этом году обнаружено наибольшее число достоверных связей урожая с показателями плодородия почв. Высокой была корреляция урожая с содержанием минерального азота, динамика которого наиболее полно могла проявляться в благоприятных условиях температуры и влажности почвы, а также с водорастворимым гумусом.

В 1975 г., вегетационный период которого был холодным и влажным, динамика нитратного азота не отражала обеспеченности почв доступными для растений формами азота, поскольку процесс нитрификации очень чувствителен к неблагоприятным температурным условиям. Кроме того, нитраты могли интенсивно вымываться из почвы, чему способствовало большое количество осадков и низкое испарение. В таких условиях аммиачная форма является основным источником питания растений, что и выразилось в высокой корреляции его содержания с урожаем растений. В 1980 г. урожай хорошо коррелировал со всеми изучавшимися показателями почвенного плодородия; наиболее тесной была его связь с содержанием минерального азота и активностью сахаразы.

Во все годы наблюдений содержание в почве гуминовых кислот и щелочногидролизуемого азота, определяемого по методу Корнфил- да, наиболее тесно связано с урожаем растений, а также с общим содержанием гумуса и азота в почвах. Таким образом, степень окуль туре иное ти и продуктивности почв зависит в первую очередь

Действие азотных удобрений на урожай (ц/га) зеленой массы овса по годам

от обогащенности ее органическим веществом и количества наиболее агрономически ценного его компонента - гуминовых кислот. Такие показатели, как содержание гуминовых кислот, щелочногидт» ролизуемого азота и активности сахаразы, могут служить диагностическими признаками степени окультуреиноети подзолистых почв Кольского полуострова.

На фоне органических удобрений эффективность азотных минеральных проявляется в зависимости от их дозы. Об этом можно судить по данным, полученным Г.В. Елсаковым в длительном опыте, который проводился на хорошо окультуренной песчаной подзолистой почве (Елсаков и др., 1980). Под посев овса вносили общим фоном торфо-навозный компост (50 т/га), фосфорно+калийное удобрение (по 60 кг/га), а также аммиачную селитру в дозах 40- 120 кг/га (табл. 65).

Результаты этого опыта показывают, что урожай растений возрастает пропорционально увеличению доз аммиачной селитры. Такая закономерность отмечалась во все годы наблюдений, независимо от особенностей гидротермического режима. Следовательно, высокая эффективность азотного удобрения при выращивании однолетних кормовых культур на зеленый корм проявляется при любых метеорологических условиях вегетационного периода. Самая высокая доза удобрения (120 кг/га) в этом опыте была достаточно эффективной по сравнению с дозой 60 кг/га. Это говорит о возможности получения еще большего урожая зеленой массы трав при внесении более высоких доз азотных удобрений. Результаты опытов, проведенных Г.В. Елсаковым (1978) на посевах горохо-овсяной травосмеси в 1971-1975 гг., подтвердили это предположение (табл. 66)

Внесение высокой дозы азотный удобрений (160 кг/га) во все годы, кроме одного (1975), было более эффективным, чем внесение 120 кг/га. Дальнейшее же повышение дозы до 210 кг/га не приводило к повышению урожая и было излишним. Следовательно, по данным этих опытов можно заключить, что оптимальной дозой азотного удобрения при выращивании однолетних кормовых культур на хорошо окультуренных подзолистых почвах является 160 кг/га

Действие азотных удобрений на урожай (ц/га) зеленой массы горохо-овсяной травосмеси по годам

действующего вещества. Эта доза, внесенная по фону органических удобрений в виде навоза или компоста, позволяет получить максимально возможный урожай зеленой массы при разных гидротермических условиях вегетационного периода.

Выращивание сельскохозяйственных культур на торфяных почвах в Мурманской области практикуется обычно без применения органических удобрений. Однако, как было показано выше, внесение навоза существенно повышает биологическую активность данных почв и способствует накоплению азотистых веществ, доступных растениям. Это вызывает заметное увеличение урожаев однолетних кормовых культур, что видно по результатам опыта, в котором учитывался урожай зеленой массы горохо-овсяной травосмеси (ц/га; в скобках - %):

Следует отметить, что в этом опыте испытывалось последействие органических удобрений, внесенных в 1965 г. Влияние навоза сказывалось достаточно отчетливо на второй и третий год после их внесения. Сидеральная культура (горохо-овсяная травосмесь) выращивалась в 1965 г. и была запахана в 1966 г. Таким образом, внесение органических удобрений в торфяные почвы повышает урожай однолетних кормовых культур и вполне оправдано.

Торфяные почвы потенциально богаты азотом, поэтому в достаточно благоприятных климатических условиях, например в Белоруссии, выращивание на них сельскохозяйственных культур возможно без применения азотных минеральных удобрений (Скоропанов, 1957). По мере продвижения на север растет эффективность азотных удобрений при выращивании растений на торфяных почвах (Ефимов, 1980)

В условиях севера, как было показано выше, процессы минерализации органических веществ и мобилизации азота замедлены, в связи с чем достаточно высокого урожая растений на торфяных почвах без внесения минеральных азотных удобрений получить не удается. Об этом свидетельствуют результаты многочисленных полевых опытов. Так, при проведении наблюдений за динамикой минерального азота в почве Г.В. Елсаковым были получены следующие данные, характеризующие действие аммиачной селитры на урожай (ц/га) зеленой массы тимофеевки луговой:

alt="" />

Достаточно эффективными были дозы 7О и ЮО кг/га, внесение же более высоких доз мало увеличивало урожай растений, так как, по-видимому, растения не могут усвоить столь большого количества азота.

Сопоставление данных по урожаю многолетних трав, выращиваемых на торфяных почвах, с их азотным режимом показывает, что оптимальным уровнем накопления минерального азота в среднем за вегетационный период является 15—20 мг/100 г почвы, что достигается внесением 100-150 кг азота на 1 га в виде азотнокислого аммония. Зависимость урожая от содержания минерального азота в почве подтверждается результатами статистической обработки: корреляционное отношение, характеризующее тесноту связи между этими показателями, в разные годы проведения наблюдений колебалось от 0.75 до 0.96 и было статистически достоверным.

Аналогичные результаты были получены Г.В. Елсаковым (1975) при изучении эффективности азотных минеральных удобрений при выращивании на торфяной почве лисохвоста лугового. Оптимальная доза азота, выявленная в этих исследованиях, составила 120 кг/га. Здесь также обнаруживалась тесная корреляционная зависимость урожая от внесения азотного удобрения и содержания в почве минеральных форм азотистых веществ.

Таким образом, получение высоких урожаев кормовых культур на торфяных почвах возможно при совместном внесении органических и азотных минеральных удобрений. Даже на хорошо осушенных и окультуренных почвах естественные процессы мобилизации азота протекают замедленно, они не могут полностью обеспечить растения азотистыми веществами. Следовательно, большие запасы азота, сосредоточенные в торфяных почвах, не могут быть реализованы вследствие недостаточно благоприятных гидротермических условий, свойственных районам Севера.