Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Влияние минеральных и органических удобрений на плодородие и важнейшие характеристики чернозема лесостепи 9
1.1. Изменение уровня плодородия черноземов при внесении минеральных и органических удобрений 9
1.2. Влияние удобрений на физико-химические свойства черноземных почв 15
1.3. Обеспеченность черноземов элементами минерального питания при длительном внесении удобрений 18
1 .4. Воздействие удобрений на микробиологическую активность почв 23
1.5. Воздействие удобрений на урожайность и качество возделываемых культур 26
Глава 2. Объект, методика и условия проведения исследований 37
2.1. Объект и предмет исследований 37
2.2. Программа и методика проведения исследований 38
2.3. Условия проведения исследований 44
2.4. Метеорологические условия в период проведения исследований 52
2.5. Характеристика почвенных условий опытного участка 56
Глава 3. Результаты длительного применения удобрений на черноземе мощном 59
3.1. Изменение содержания гумуса и подвижного органического веществав почве 59
3.2. Микробиологическая активность чернозема мощного 62
3.3. Влияние удобрений на содержание элементов минерального питания в почве 66
3.4. Изменение физико-химических свойств почвы при внесении удобрений 81
3.5. Агрофизическая характеристика чернозема мощного 87
Глава 4. Продуктивность сельскохозяйственных культур и качество полученной с урожаем продукции 97
4.1. Влияние удобрений на урожайность возделываемых культур 97
4.2. Химический состав сельскохозяйственных культур 105
4.3. Вынос элементов минерального питания с урожаем 109
4.4. Суммарное водопотребление и расход влаги на формирование единицы урожая 113
4.5. Суммарная продуктивность культур звена севооборота 115
Глава 5. Экономическая и биоэнергетическая эффективность длительного применения удобрений 117
5.1. Экономическая эффективность внесения удобрений 117
5.2. Оценка эффективности удобрений на биоэнергетической основе 121
Выводы 126
Предложения производству 129
Список использованной литературы 130
Приложения 163
- Влияние удобрений на физико-химические свойства черноземных почв
- Обеспеченность черноземов элементами минерального питания при длительном внесении удобрений
- Метеорологические условия в период проведения исследований
- Влияние удобрений на содержание элементов минерального питания в почве
Введение к работе
Актуальность темы. Основной задачей сельскохозяйственной науки на современном этапе является создание научных основ получения максимальных урожаев хорошего качества при сохранении и повышении плодородия почв путем направленного его регулирования с помощью различных видов удобрений и агротехнических приемов при соблюдении условий охраны окружающей среды.
Огромное значение в решении данной проблемы отводится изучению и познанию эволюции и экологического состояния чернозема мощного в условиях Центрального Черноземья. Окультуривание и повышение плодородия черноземов обусловливается в значительной степени оптимизацией использования средств химизации, и в частности, научно-обоснованное применение минеральных и органических удобрений, а также их сочетание.
Не менее важно наряду со всем вышеизложенным изучить природу и механизм воздействия длительного применения минеральных и органических удобрений, а также их совместного внесения на плодородие почвы и её экологическое состояние, в условиях неустойчивого увлажнения.
Черноземы являются наиболее используемыми в сельскохозяйственном производстве почвами и поэтому в большей степени испытывают на себе антропогенное воздействие, следовательно, полное и всестороннее изучение поставленных вопросов будет способствовать интенсификации земледелия, повышению продуктивности и качества урожая выращиваемых культур. Надо принять во внимание и то, что несмотря на благоприятные условия практически во всех природных почвенно-климатических районах Центрального Черноземья состояние сельскохозяйственного производства не отвечает современным требованиям, при этом не в полной мере реализуется потенциал культурных растений и чернозёмов, преобладающих в данной зоне. Удобрения - важный фактор интенсификации сельскохозяйственного производства. Чтобы быстро повысить урожайность всех сельскохозяйствен-
5 ных культур, резко поднять плодородие почвы, а также увеличить выход продуктов животноводства, необходимо широко применять органические и минеральные удобрения.
Агрономическая наука и сельскохозяйственная практика убедительно доказали, какую огромную роль играют удобрения в получении высоких, устойчивых урожаев и в создании изобилия продуктов земледелия и животноводства. Еще основоположник отечественной агрохимии Д.Н. Прянишников (1940) писал: «... Применению удобрений суждено сыграть исключительно большую роль в обеспечении высокого и устойчивого урожая и создания изобилия продуктов в нашей стране...».
В настоящее время перед учеными стоит ответственная задача - агрономически правильно и наиболее рационально использовать минеральные удобрения.
Важнейшим показателем уровня плодородия почв является содержание в них гумуса. При интенсивном земледелии роль органического вещества в плодородии возрастает. Оно обеспечивает более высокий и стабильный уровень питания растений, а за счет увеличения емкости поглощения почвы создает условия для восприятия, аккумулирования и равномерного распределения влаги и питательных веществ, вносимых с удобрениями. Поддерживает оптимальный воздушно-тепловой и биологический режимы почвы, сохраняя её как средство производства и элемент биосферы.
В связи с этим представляется целесообразным проведение исследований по изучению влияния удобрений на плодородие чернозема мощного, его свойства и экологическое состояние, особенно при длительном их применении.
Цель и задачи исследований. Целью данной работы являлось агробиологическое обоснование оптимальных доз минеральных удобрений в сочетании с органическими при многолетнем использовании и установление общих закономерностей развития чернозема мощного, изменения его режимов и свойств для повышения урожайности культур и воспроизводства пло-
дородия почвы в условиях неустойчивого увлажнения западной части лесостепной зоны Центрального Черноземья России.
Для достижения цели были поставлены следующие задачи:
Изучить закономерности влияния длительного применения удобрений на общее содержание гумуса в почве.
Выявить изменения физико-химических, агрохимических и агрофизических свойств.
Изучить состояние микробиологической активности почвы.
Определить продуктивность сельскохозяйственных культур исследуемого звена севооборота.
Провести оценку экономической и энергетической эффективности удобрений.
Научная новизна. Впервые в условиях западной части Лесостепной зоны Центрального Черноземья рассмотрено влияние длительного применения органических и различных доз минеральных удобрений, а также их совместного внесения на содержание гумуса, физико-химические, агрохимические и агрофизические свойства, обеспеченность при различных сочетаниях органических и минеральных удобрений элементами минерального питания, микробиологическую активность и экологическое состояние мощного чернозема, а также на продуктивность сельскохозяйственных культур.
Практическая значимость исследований. Установленные закономерности позволяют рационально использовать минеральные и органические удобрения, существенно повысить урожайность сельскохозяйственных культур, а также улучшить характеристики чернозема мощного как среды обитания культурных растений. Материалы диссертации могут быть использованы в практике сельскохозяйственного производства для улучшения черноземов, а также в учебном процессе вузов и научно-исследовательских учреждений аграрного профиля.
7 Положения, выносимые на защиту:
На черноземе мощном в звене севооборота клевер - озимая пшеница -сахарная свекла - горох наиболее оптимальным и экологически приемлемым является сочетание органических (40 т/га навоза под свеклу в звене с вико-овсяной смесью) и минеральных удобрений: под озимую пшеницу - N40P30K50 и сахарную свеклу - NuoPsoKho-
Применение органических и минеральных удобрений в их оптимальном сочетании способствует улучшению агрономически важных характеристик чернозема мощного.
Оптимальное сочетание органических и минеральных удобрений, характеризующееся долей азота, содержащегося в навозе от общего его количества в удобрениях, равной 31,5%, фосфора - 24,4% и калия — 32,9%, обеспечивает максимальную прибавку урожайности озимой пшеницы (+10,0 ц/га), сахарной свеклы (+254 ц/га) и гороха (+12,5 ц/га) и является наиболее экономически и энергетически эффективным. Достоверность полученных результатов исследований установлена с
помощью дисперсионного и корреляционного анализа на ПЭВМ по общепринятым методикам (Б.А. Доспехов, 1979).
Апробация работы. Основные положения диссертационной работы доложены на научно-практических конференциях профессорско-преподавательского состава Курской государственной сельскохозяйственной академии имени профессора И.И. Иванова в 2001-2004 годах.
Публикации. Материалы диссертационной работы отражены в 3 опубликованных печатных работах.
Объем и структура диссертации.
Диссертационная работа изложена на 173 страницах компьютерного текста и состоит из введения, 5 глав, 39 таблиц в тексте и 10 в приложениях, 4 рисунка, выводы, предложения производству, приложения, список литературы включает 306 источников, в том числе 12 иностранных. Собственно текст изложен на 129 страницах.
Место и время выполнения работы. Диссертационная работа выполнена в Курской государственной сельскохозяйственной академии имени профессора И.И. Иванова в 2001-2003 гг. и на Льговской ордена "Знак почета" опытно-селекционной станции ВНИИСС РАСХН
Автор считает своим долгом выразить глубокую благодарность научным руководителям: доктору с.-х. наук [И.И. Филон] под чьим руководством начинались наши исследования, заслуженному деятелю науки РФ, доктору с.-х. наук, профессору В.Д. Мухе, доктору с.-х. наук А.Г. Ступакову.
Мы благодарны А.Г. Ступакову за любезно предоставленную возможность работы на его полевом стационаре и использовать некоторые его экспериментальные материалы, проведенных ранее исследований.
Большую благодарность автор выражает старшему научному сотруднику ВНИИЗиЗПЭ кандидату с.-х. наук Р.Ф. Ереминой, заведующей кафедры прикладной математики доктору с.-х. наук С.Н. Волковой, сотрудникам кафедры почвоведения и агрохимии, межфакультетской аналитической лаборатории КГСХА, директору Льговской опытно-селекционной станции А.Т. Чернышеву, заведующему отделом технологии и плодородия почв А.В. Дубину, научным сотрудникам А.П. Чернышовой, А.С. Череповскому, Н.Н. Овсянникову, работникам метеостанции, коллективу лаборатории агрохимии и земледелия Льговской опытно-селекционной станции и всем остальным за оказанную помощь в подготовке материалов диссертации и дружескую поддержку.
Влияние удобрений на физико-химические свойства черноземных почв
Систематическое применение минеральных удобрений оказывает значительное влияние на изменение физико-химических свойств черноземов. Многие исследователи в своих полевых опытах отмечали, что даже разовое внесение в умеренных дозах минеральных удобрений повышает величину гидролитической кислотности. Применение же возрастающих доз в течении ряда лет приводит к нарастанию всех видов кислотности (F. ВаШу, 1964; О.П. Кувшинова, 1968; Н.И. Арнаутова, 1974; Н.В. Гомонова, 1980).
Результаты исследований (В.В. Метельский, М.С. Жуков, 1968) показали, что под влиянием длительного применения удобрений в поглощающем комплексе почвы происходят заметные изменения. Навоз в количестве 20 и 40 тонн на 1 га по сравнению с контролем понизил обменную и гидролитическую кислотность почвы в пахотном горизонте» а минеральные удобрения повысили гидролитическую кислотность. Сумма поглощенных оснований во всех вариантах с удобрениями была больше, чем в вариантах без удобрений. Степень насыщенности почвы основаниями находится в обратной зависимости от величины гидролитической кислотности и увеличивается при удобрении навозом. Емкость поглощения почти не изменяется под влиянием длительного применения как органических, так и минеральных удобрений.
При внесении навоза происходит улучшение физико-химических, агрофизических и агрохимических свойств почвы: возрастает емкость поглощения и степень насыщенности почв основаниями, несколько снижается уровень кислотности, а также подвижность Al, Fe, Мл, повышается буферная способность, увеличиваются оструктуренность, пористость и водоудерживающая способность. Это позволяет улучшить водно-воздушный и тепловой режимы почвы (В.А, Васильев др., 1984).
Исследования, проведенные после 30-летнего применения удобрений, также показали, что ежегодное внесение навоза улучшает свойства почвы снижает кислотность, увеличивает сумму поглощенных оснований, а внесение минеральных удобрений без извести повышает гидролитическую кислотность и уменьшает сумму поглощенных оснований (М.С. Жуков, Н.П. Грабовский, 1968).
Длительное применение удобрений оказывает существенное влияние на физико-химические свойства почвы. Так в течение первых 15-20 лет содержание гумуса, поглощенных кальция и магния и кислотность почвы почти не изменились. В последующие годы на фоне повышенных доз минеральных удобрений и низких доз навоза рН-солевой вытяжки снизилась с 6,3 до 5,5, поглощенных оснований уменьшилось на 2,1-3,3 мг. экв., гидролитическая кислотность возросла на 1,4 мг. экв., содержание гумуса сократилось на 0,35%, а при отсутствии удобрений на 0,65%. Аналогичное действие оказал навоз и на агрофизические свойства почвы, значительно повысив её скважность и влагоемкость при одновременном уменьшении объемного веса, обратное действие оказало применение минеральных удобрений, причем с увеличением доз положительное влияние навоза и отрицательное влияние минеральных удобрений усиливаются (В.И. Кураков и др.,2003).
Высокая насыщенность минеральными удобрениями при возделывании сельскохозяйственных культур по интенсивной технологии часто приводит к ухудшению некоторых агрохимических свойств почвы: повышается кислотность, усиливается дефицит кальция, ухудшаются агрофизические свойства почвы (В.И. Никитишен и др., 1987; М.Н. Никольская, 1988). В отличие от минеральных органические удобрения положительно действуют на агрохимические свойства почвы (В. Д. Панников, В.Г. Минеев, 1977).
В работах многих авторов (П.Г. Адерихин, 1964; Е.В. Рубилин, М.Г. Козырева, 1974; Г.А. Шевченко, А.П. Щербаков, 1984; П.Г. Адерихин, В.А. Королев, 1987; Б.М. Когут, 1998 и др.) неоднократно указывалось, что сельскохозяйственное использование черноземов в течение длительного периода времени влечет за собой их негативное изменение, приводящее к ухудшению и водно-физических свойств. Наибольшие потери оснований происходят и при внесении минеральных удобрений, так как повышается их подвижность в почве и увеличивается вынос (В. Эжеринкас и др., 1976; К.И. Сонина и др., 1984; И.И. Филон, 1996). Детальное агрохимическое обследование черноземов Центрально-Черноземной зоны РСФСР и Украины (В.А. Маркин, В.В. Ефремов, 1980; В.Д. Панников, 1998) и изучение изменения реакции их среды в длительных стационарных опытах (Е.Н. Алексеева, 1970; СМ, Гуревич, В.Я. Скороход, 1975; Н.Н. Гриб, 1978; В.В. Ефремов и др., 1985; В.В. Ефремов, Р.А. Ширшова, 1985; Б.С. Носко, Н.А. Кучир, 1985) выявило уменьшение величины рНС0Л до 5,0 и увеличение гидролитической кислотности до 6,0 и более МГ.-ЭКВ./100 г. почвы для выщелоченных и даже типичных черноземов. Научные данные показывают, что наибольшее влияние на повышение кислотности черноземных почв оказывает внесение минеральных удобрений (П.А. Горшков, 1960; Л.С. Любарская, 1970; Л.Я. Бергуляева и др., 1977; Л.М. Жукова, 1980; В.И. Кураков, Н.Н. и др., 1985; Б.С. Носко и др., 1988; И.И. Филон, 1996; Н.Г. Мязин, 1997), которые приводят к подкислению почвенного раствора не только выщелоченных и типичных, но и обыкновенных черноземов. СМ. Гуревич, (1962) в своей работе напротив утверждает, что в результате длительного внесения минеральных удобрений актуальная и обменная кислотность высокобуферного мощного чернозема меняется слабо. СИ. Тютюнов с соавторами (2002) выявили, что внесение органических удобрений в наибольшей степени способствовало раскислению почвы -величина гидролитической кислотности снизилась на 0,56 - 1,05 мг-экв./100г почвы. Возрастание кислотности черноземов приводит к изменению доступности микроэлементов. Между величиной рНс0Л и содержанием в почве подвижных микроэлементов существует обратная корреляционная зависимость (Н.П. Богомазов и др., 1991). Использование черноземов в пашне сопровождается уменьшением доли агрономически ценных агрегатов (В.В. Медведев и др., 1983) и значительным уменьшением водопроницаемости (A.M. Бурыкин, 1977). В.В. Медведев с соавторами (1983) считают, что при распашке черноземных почв естественные крупные трансформируются в более мелкие, в связи с чем, снижается агрономическая ценность почв. Четырехлетние исследования Северо-Кавказского НИПТИ агрохимии и почвоведения указали на то, что внесение на обыкновенном черноземе различных доз полуперепревшего навоза сопровождалось улучшением макроструктуры почвы и увеличением количества агрономически ценных агрегатов (Н.И. Гайдаш, М.Х. Ширинян, 1997). Применение навоза останавливает процесс механической дезинтеграции минеральной части почвы, вызванный минеральными удобрениями, путем предотвращения перехода илистой фракции почвы в более мобильное состояние (Н.П. Чижикова и др., 1992).
Обеспеченность черноземов элементами минерального питания при длительном внесении удобрений
Под влиянием минеральных удобрений в пахотном слое почвы увеличивается содержание подвижных форм азота, фосфора и калия, что обеспечивает возможность направленно повысить естественную продуктивность почв и поднять урожайность сельскохозяйственных культур.
Питательный режим исследуемой почвы (чернозем типичный) изменялся, главным образом, под влиянием удобрений. Содержание нитратного азота в зависимости от дозы удобрений возрастало на 35-113%, подвижного фосфора - на 104-168% и обменного калия - на 34-42% (О.Г. Котляров, М.Н. Доманов, 2002). На интенсивность процессов нитрификации в почве значительное влияние оказывают азотные удобрения.
О таком влиянии сообщают в своих работах А.Я. Гетманец (1982), Р.Ф. Макаров (1990) и другие. Эффективность азотных и калийных удобрений из-за нарушения соотношения элементов питания в почве лимитировалась недостатком фосфора (В.Г. Минеев, 1984; П.Г. Акулов и др., 1991). Систематическое применение минеральных удобрений в севообороте при различных технологиях их внесения существенно повышало содержание подвижных Р2О5 (на 3,8-4,6 мг/100г почвы) и К20 (на 1,7-3,3 мг/ЮОг почвы) (А.Я. Бука, 2002). Общее содержание фосфора в пахотном слое черноземных почв составляет 0,2-0,3% (Д.А. Кореньков, 1985). В почвах фосфор находится в минеральных и органических соединениях. Пополнение запасов его может осуществляться только за счет внесения с удобрениями. При использовании фосфорных удобрений повышается содержание подвижных фосфатов в почве, степень их подвижности и доступности для растений (Р.Ф. Макаров, 1990). Большая часть черноземов пахотного фонда Центрально-Черноземной зоны (около 55%) характеризуется как имеющие среднюю обеспеченность подвижным фосфором (по Чирикову). Почв с низким содержанием фосфатов в зоне - 22,1%, с очень низким - 2,7% (В.Д. Панников, 1983). Наращивание объемов использования удобрений в последующие годы, как показали результаты агрохимических обследований по циклам, способствовало сокращению площадей пашни с низким и очень низким содержанием фосфора. К 1990 году баланс фосфора в земледелии при сложившейся продуктивности полей предполагалось приблизить к равновесному состоянию (А.П. Щербаков, И.Д. Рудай, 1983).
Оптимальным уровнем содержания подвижных фосфатов в черноземах является 9,0-15,0 мг/100г почвы по Чирикову (О.В. Сдобникова и др., 1987; Р.Ф. Макаров, 1990). Для увеличения содержания фосфора на 1 мг/100г почвы сверх выноса его урожаем на черноземах требуется внести 80-100 кг/га Рг05. В полевых опытах установлено, что фосфор удобрений слабо передвигается в почве. Эта особенность позволила рекомендовать прием внесения фосфорных удобрений в «запас» (О.В. Сдобникова и др., 1987). Обменным калием почвы Центрально-Черноземной зоны в целом достаточно хорошо обеспечены. Около половины площади пашни имеют повышенную обеспеченность, четверть из них — высокую обеспеченность, вторая часть — среднюю обеспеченность обменным калием. В связи с высоким содержанием этого элемента в почве эффективность калийных удобрений очень низкая, а потребность растений в калии удовлетворяется за счет мобилизации его из почвенных запасов (В.И. Никитишен, 1984). В результате длительного окультуривания произошли значительные изменения агрохимических свойств почвы. С увеличением количества внесенного навоза понизилась кислотность почвы, повысилось содержание гумуса, азота и наиболее заметно - количество усвояемой фосфорной кислоты (Ф.Т. Алпатов, К.Л. Алпатова, 1968). Многолетнее использование черноземов в сельском хозяйстве вызывает обеднение азотом, фосфором, снижает степень насыщенности почв основаниями и увеличивает их кислотность (П.Г. Адерихин, 1964; Н.С. Авдонин, 1965; В.Д. Панников, В.Г. Минеев, 1977; Б.А. Ягодин, 1982). Возрастание активности водорода приводит к ослаблению структуры почв, снижению микробиологической деятельности и угнетению растений (Е.А. Бровкина, 1967; В.Ф. Сайко и др., 1986). Н.А. Меньших (1977) в своей работе отмечает, что минеральные удобрения положительно влияют на режим питания выщелоченных черноземов. Азотные удобрения повышают содержание нитратного и аммонийного азота в почве в полуметровом слое. Удобрения способствуют увеличению содержания в почве подвижных форм азота и фосфора. Содержание обменного калия даже под влиянием повышенных доз NPK мало изменяется, что свидетельствует о чрезвычайно развитых процессах необменного его поглощения на выщелоченных черно земах (И.Г. Пыхтин, 1974). Под действием удобрений улучшается питательный режим почвы, повышается количество гидролизуемого азота и подвижного фосфора (Г.П. Пе-дан, В.А. Межакова, 1968). Выявлено, что применение навоза, фосфорных и калийных удобрений в севообороте обуславливает повышение количества фиксированного азота клевером, горохом и вико-овсяной смесью. В расчете на один год его накапливается от 18,2 до 23,8 кг/га (А.Г. Ступаков, А.В. Дубич, 2002). Однако, во время проведения полевых опытов была отмечена убыль азота (кг/га/год) в чистом пару (0-20 см): без удобрений — 50, NPK по 40 - 89, NPK. + навоз 10 т/га - 109; таким образом, практически весь минеральный азот, внесенный с удобрениями терялся из почвы (В.К. Михновский и др., 1974). Наибольшие потери органического вещества почвы, общего азота и фосфора происходят в первые 30 лет использования, и высокие нормы удобрений не останавливают этот процесс, а только замедляют его в некоторой степени (Н.И. Николаева, 1966). Вместе с тем, слабое подкисляющее действие минеральных удобрений на черноземных почвах можно считать положительным моментом, так как при этом возрастает подвижность фосфорных и азотных соединений и увеличивается их доступность растениям (П.Г. Адерихин, 1970; П.И. Крупкин, 1991).
Метеорологические условия в период проведения исследований
В значительной степени рост и развитие сельскохозяйственных культур определяют погодные условия, складывающиеся в период их вегетации. В течение 2001-2003 гг. наблюдалась в целом теплая погода иногда с резкими колебаниями температур (табл. 3). Средняя годовая температура за этот период составила: в 2001 г. - 8,1 С, в 2002 г. - 7,9С, 2003 г. - 5 3С, с колебаниями от -0,7 до +2Д от многолетней нормы. Вегетационный период характеризовался следующими значениями температур: 2001 г. - 16,0 (на 1,3 выше многолетней), 2002 г. - 16,3 (на 1,6 выше многолетней), 2003 г. - 14,7 (на уровне многолетних данных). В годы исследований теплообеспеченность вегетационного периода была достаточно высокой. Сумма активных температур, выше 10С распределялась следующим образом в 2001 г. - 2822 (выше многолетней на 231), 2002 г. - 2890 (больше многолетней на 299), однако в 2003 г. - 2555 (меньше многолетней на 36). Начало вегетационного периода в 2003 году характеризовалось низкими температурами - на 1,9 меньше многолетней нормы. Распределение осадков за годы исследований было неравномерным (табл. 4). Сумма выпавших осадков равна: за 2001 г. — 571 мм (+39,4 от многолетней нормы), 2002 г. - 560,9 мм (+29,1), 2003 г. - 614,7 мм (+ 81,6). Особенно это заметно в период вегетации (апрель - сентябрь) сельскохозяйственных культур: 2001 г. - 349,9 мм (+5,5), 2002 г. - 369,5 мм (+25,1), 2003 г. - 411,2 мм (+66,8). Для оценки агрометеорологических условий периода вегетации применили предложенный Г.Т. Селяниновым (ГТК) гидротермический коэффициент (А.П. Лосев, Л.Л. Журина, 2003). Наглядно значения гидротермического коэффициента за время исследований представлены на рисунке 3. Значения ГТК в показывают, что 2001-2003 гг. оказались весьма разнообразны по степени увлажнения (табл. 5, рис. 3).
Наименьшие (в сравнении с многолетними) колебания отмечены в 2001 году, хотя на начало периода вегетации культур наблюдается избыточное увлажнение. В 2002 году сухие и засушливые периоды чередовались с избыточно влажными, а в целом условия вегетации оказались очень засушливыми. В 2003 году весна была сухая, летний период характеризуется от слабозасушливого до избыточно влажного, осень — слабозасушливая (прилож. 1). Условия вегетации наиболее неблагоприятными оказались в 2002 году, что отразилось и на урожайности культур звена севооборота. Анализ метеорологических данных позволяет сделать вывод, что погодные условия во время проведения полевых исследований достаточно полно отражали характерные особенности климата зоны, что позволяет рекомендовать результаты исследований в сельскохозяйственное производство всей Центрально-Черноземной зоны. Краткий обзор природных условий почвообразования показывает, что хотя вся территория Курской области расположена в одной географической зоне - лесостепной, природные условия не являются всюду одинаковыми. В результате завершенного крупномасштабного почвенного обследования было выявлено, что почвенный покров Курской области представлен в основном двумя типами почвообразования — черноземных и серых лесных почв. Типы пойменных луговых и дерново-подзолистых почв имеют незначительный удельный вес в общем балансе почв области.
Почвы Льговской опытно-селекционной станции в основном относятся к мощным в разной степени выщелоченным черноземам, то есть к типу почв, широко распространенным в Курской области (Т.Т. Курбатов, СТ. Лигум, М.В. Устинов, 1965). Морфологическое строение профиля почвы представлено в описании почвенного разреза №65 характеризуемой почвы. Горизонт "А" - 0-47 см., темно-серый, свежий, среднесуглинистый, пахотный порошисто-комковатый, подпахотный комковато-зернистый, имеет корни растений, тонкий налет кремнезема, переход в горизонт "Ві" постепенный. Горизонт "Bt" - 47-89 см, темно-серый с коричневым оттенком, свежий, среднесуглинистый, зернисто-комковатый, корней растений меньше, тонкий налет кремнезема, переход в горизонт "В/С" постепенный. Горизонт "В/С" - 89-130 см., темно-бурый, свежий, среднесуглинистый, слегка уплотнен, тонкопористый, встречаются кротовины, переход в горизонт "С" по окраске заметный. Горизонт "С" - 130-150 и глубже. Лёссовидный желтый с коричневым оттенком карбонатный суглинок, комковатый, тонкопористый. Вскипание от соляной кислоты наблюдается на глубине 110-170см. Структура в пахотном слое этих почв комковато-порошистая. Почва опытного участка - чернозем выщелоченный мощный малогумусный среднесуглинистый. Агрохимическая характеристика почвы опытного участка представлена в таблице 6.
Влияние удобрений на содержание элементов минерального питания в почве
Обеспеченность растений элементами питания в значительной степени обусловлена запасами этих элементов в почве, степенью их подвижности и доступности. Внесение удобрений является наиболее эффективным способом восстановления и поддержания оптимального питательного режима растений.
Азоту принадлежит ведущая роль в повышении урожаев сельскохозяйственных культур. Д.Н. Прянишников подчеркивал, что главное условие, определяющее среднюю высоту урожая - степень обеспеченности сельскохозяйственных растений азотом (1940). Изменение содержания щелочногидролизуемого азота в пахотном и подпахотном горизонтах, произошедшие при длительном внесении удобрений представлены в таблице 10.
Применение навоза и минеральных удобрений оказывает существенное влияние на содержание и накопление в почве азота. Без внесения удобрений в рассматриваемый период (1975-2003гг.) его увеличение (+0,5 мг/кг) наблюдается в пахотном горизонте, в подпахотном же отмечено уменьшение содержания азота (-0,2 мг/кг). Внесение двойной и тройной дозы минеральных удобрений (под озимую пшеницу N40-60P30-45K50-75 и сахарную свёклу Ni2o-isoPso-120 4 40-210) определило тенденцию к нарастанию в слое почвы 0-20см -2,5-5,1 и 35-45см - 2,7-20,9 мг/кг. Использование этих же доз минеральных удобрений, но по фону навоза 40 т/га сохранило эту тенденцию.
Систематическое внесение минеральных и органических удобрений привело к накоплению подвижного азота в пахотном и подпахотном горизонтах почвы, особенно применение возрастающих доз минеральных удобрений по фону навоза, что согласуется с результатами исследований других авторов (М.С. Жуков, Н.П. Грабовский, 1968; СП. Гордецкая, 1971).
Органические и минеральные удобрения обогащают почву азотом, фосфором, калием, зольными элементами и значительно усиливают процессы минерализации в ней. С органическими удобрениями вносится не только органическое вещество, стимулирующее жизнедеятельность микроорганизмов, но и разнообразная микрофлора, ускоряющая разложение органического вещества почвы. Минеральные удобрения повышают интенсивность биологических процессов в почве, так как являются источником питания микробов азотом, фосфором, калием, кальцием и другими элементами (В.М. Клечков-ский, А.В. Петербургский, 1967). Повышение количества микроорганизмов, усваивающих азот из органических (МПА) и минеральных (КАА) соединений при внесении удобрений, подтверждается и нашими исследованиями (табл. 9). Изменения содержания нитратного азота и нитрификационной способности почвы под влиянием удобрений в динамике (1981-2003гг.) на выщелоченном черноземе представлены в таблицах 11 и 12.
Изменение содержания нитратного азота в почве наиболее наглядно просматривается в динамике по ротациям и по культурам. При отсутствии внесения удобрений его содержание в почве проявляет тенденцию к снижению. Под озимой пшеницей его содержание снижается даже при внесении удобрений. Это объясняется тем, что внесение удобрений под озимую пшеницу способствует повышению урожайности её (табл. 28), но не в полной мере обеспечивает потребность в азоте растений в течение вегетации. Происходит усвоение азота из почвы и тем самым снижение его содержания. Под сахарной свеклой применение удобрений так же способствует повышению урожайности, однако применение более высоких доз, чем на озимой пшенице удовлетворяет потребность растений в азоте и создает некоторый запас его в почве. Также накоплению азота в почве способствует большое количество пожнивно-корневых остатков после озимой пшеницы. Это способствует накоплению нитратного азота в почве под сахарной свеклой.
