Сельское хозяйство/2. Земледелие, почвоведение и агрохимия

Д.с.х.н., академик НАН РК Елешев Р.Е., к.с.х.н. Малимбаева А.Д.,

докторант Шибикеева А.М.

Казахский национальный аграрный университет, Казахстан

Влияние длительного применения минеральных удобрений в интенсивном овощном севообороте на урожайность культуры капусты и размеры потребления элементов питания

Введение. При длительном использовании агроценозов в земледелии неизбежно возникает дефицит биомассы и питательных элементов. За счет мобилизации запасов естественного плодородия почвы можно удовлетворить потребности возделываемых сельскохозяйственных культур в питательных элементах, но запасы эти ограничены и не бесконечны. Поэтому необходимо сбалансировать процесс «поступление-вынос» питательных веществ. Применение органических и минеральных удобрений изменяет не только условия минерального питания и процесс формирования урожая сельскохозяйственных культур, но и оказывает существенное влияние на характер потребления и размеры выноса растениями сельскохозяйственных культур питательных веществ из почвы. Причем на удобренных вариантах вынос питательных элементов выше, чем на неудобренных вариантах.

Размеры выноса питательных элементов из почвы колеблются в широких пределах в зависимости от почвенно-климатических условий, предшественников, удобрений и биологических особенностей возделываемых культур. Потребление азота, фосфора и калия увеличиваются с ростом накопления биомассы растений.

Объекты и методы. Исследования проводились на стационаре КазНИИ картофелеводства и овощеводства в условиях 4-польного интенсивного овощного севооборота, заложенного в 1992 году. Изучалась культура - капуста.

Опыт развернут в пространстве и во времени. Севооборот проходит 6 ротацию. Чередование культур в 4-польном интенсивном овощном севообороте, заложенного в 1992 году на темно-каштановой почве: 1. Капуста белокочанная (поздняя), 2. Огурец, 3. Томат, 4. Корнеплоды (морковь, свекла столовая). Площадь опытной делянки составила 67,2 м2 (4,2 м х 16 м), повторность 4-х кратная.

Схема внесения удобрений под капусту: 1. Контроль (без удобрений), 2. N60P30K30 (одинарная доза), 3. N120P60K60 (двойная доза), 4. N180P90K90 (тройная доза).

Виды удобрений, вносимые в интенсивном овощном севообороте: мочевина (46% д.в.). двойной суперфосфат (40% д.в.), хлористый калий (58-60 % д.в.).

В статье предоставлены 2-х годичные данные (2012-2013 гг), а также расчетные данные по балансу питательных элементов за 6 ротаций овощного по культуре капусты.

Общее количество внесенных удобрений за 5 ротаций интенсивного овощного севооборота и отдельно по культуре капусты представлено в таблице 1.

Таблица 1

Количество внесенных удобрений за 5 ротаций интенсивного овощного севооборота и позднюю капусту (1992-2013 гг.)

Варианты опыта	За 5 ротаций севооборота			Под позднюю капусту
	N	Р2О5	К2О	N	Р2О5	К2О
Контроль (б/у)	0	0	0	0	0	0
N1P1K1	690	990	840	360	180	180
N2P2K2	1380	1680	1530	720	360	360
N3P3K3	2070	2370	2220	1080	540	540

В отобранных почвенных образцах были определены: нитратный азот по методу Грандваль-Ляжу, нитратный азот по Градваль-Ляжу с использованием дисульфофеноловый кислоты; аммонийный азот с реактивом Несслера; подвижный фосфор по методу Мачигина. В растительных образцах были определены: содержание сухого вещества термостатным методом (при 1050С); содержание общего азота, фосфора и калия – путем мокрого озоления в модификации К.Е. Гинзбурга; азот по Кельдалью; фосфор – по Малюгина-Хреновой; калий – на пламенном фотометре.

Учет урожая проводился по деляночно, вручную. Математическая обработка данных урожайности проводилась по известной методике Б.А. Доспехова, по программе «Statist», (автор программы профессор К.А. Ахметов).

Результаты исследований. Степень обеспеченности почвы питательными элементами для растений характеризуется в основном по содержанию подвижных форм и имеет тесную связь с вносимыми в почву минеральными удобрениями.

В условиях юго-востока Казахстана минеральный азот представлен главным образом нитратной формой, но кроме того мобильный азотный фонд почвы представлен также и аммонийной формой. Две эти формы азота являются равноценными источниками питания для растений сельскохозяйственных культур.

Результаты наших исследований показывают, что применение азотных удобрений существенно повышает содержание минерального азота. При этом содержание нитратного азота было выше, чем аммонийного азота и его содержание зависело от норм азотного удобрения, сочетания азота с другими элементами питания (фосфором и калием), а также определение его в определенные фазы развития растений капусты.

В таблице 2 представлены данные по среднесезонному содержанию подвижных питательных элементов в темно-каштановой почве при различных нормах минеральных удобрений под растения поздней капусты.

Таблица 2

Среднесезонное содержание питательных веществ в темно-каштановой почве под растениями поздней капусты в зависимости от условий минерального питания, мг/кг

Вариант опыта	Слой почвы, см	Среднесезонное содержание, мг/кг
		N-NH4	N-NO3	Р2 О5	К2 О
Контроль (б/у)	0-20	6,1	16,5	12,8	330
	20-40	3,7	13,7	10,2	310
N1P1K1	0-20	10,1	26,9	43,0	350
	20-40	6,9	19,7	29,6	330
N2P2K2	0-20	11,6	32,5	48,0	365
	20-40	8,4	26,7	38,7	340
N3P3K3	0-20	13,1	41,7	57,5	375
	20-40	9,5	30,2	43,0	345

Так, среднесезонное содержание нитратов на контрольном варианте в слое 0-20 см было 16,5 мг/кг, при внесении азотного удобрения в возрастающих нормах (N60-120-180) содержание нитратов возросло до 26,9; 32,5 и 41,7 мг/кг соответственно. Аммонийного азота было выше также на удобренных варрантах и его среднесезонное содержание колебалось в зависимости от варианта опыта от 10,1 до 13,1 мг, тогда как на контрольном варианте 6,1 мг/кг почвы.

Содержание подвижного фосфора в темно-каштановой почве под растениями капусты также зависело от норм фосфорного удобрения и сочетания его с другими элементами питания. Следует отметить, что на удобренных вариантах содержание подвижного фосфора было повышенным согласно градации обеспеченности почв фосфором – 36-50 мг/кг по Б.Мачигина. Это объясняется систематическим внесением высоких норм фосфора для создания и изучения фосфорных фонов для установления их эффективности под овощные культуры.

Так, среднесезонное содержание подвижного фосфора в слое почвы 0-20 см на контрольном варианте составило 12,8 мг, в слое 20-40 см 10,2 мг/кг почвы. Ежегодное внесение фосфорных удобрений в дозе Р60 повысило до 43,0 в слое 0-20 см и 29,6 мг в слое 20-40 см, при внесении двойной дозы Р120 повысилось до 48,0 и 38,7 мг, тройная доза фосфорного удобрения Р180 повысило содержание подвижного фосфора до 57,5 и 43,0 мг/кг почвы соответственно по слоям почвы.

Практически для всех сельскохозяйственных культур обменный калий является третьим по значимости макроэлементом питания растений и играет важнейшую роль в биохимических функциях растений. Исследованиями установлено, что применение калийных удобрений положительно влияет на калийный режим почвы.

На контрольном варианте среднесезонное содержание обменного калия составило в слое 0-20 см 330 мг и 310 мг в слое 20-40 см. При внесении калийных удобрений в дозах 60-90-180 кг/га в сочетании с азотно-фосфорными удобрениями содержание его повысилось в слое 0-20 см до 350-365-375 мг, а в слое 20-40 см до 330-340-345 мг/кг почвы соответственно.

Применение минеральных удобрений улучшает пищевой режим темно-каштановой повы, создавая высокий фон легкоусвояемых растениями форм питательных веществ. Внесение 100 кг/га действующего вещества NPK удобрений повышает содержание нитратного азота на 6-10 мг/кг, подвижного фосфора на 6-13 мг/кг, обменного калия на 10-15 мг/кг почвы.

В динамике подвижные формы питательных элементов под посевами поздней капусты постепенно снижаются к концу вегетации, что связано с интенсивным потреблением их и созданием биомассы растений.

Установлена четкая взаимосвязь между дозами внесенных минеральных удобрений и общим содержанием питательных веществ в растениях. Так, в таблице 3 показано, что внесение одинарных доз NPK увеличивает содержание в растениях общего азота на 3,9%, фосфора на 0,43% и калия на 3,9%. Двойные и тройные дозы NPK увеличили содержание азота на 4,6-4,7%, фосфора 0,52-0,58% и калия 4,7 и 5,0%. Содержание сухого вещества в фазу технической спелости поздней капусты составило на контрольном варианте 10,7%, на удобренных вариантах этот показатель выше и составил 11,0-11,7%.

Результаты наших исследований показывают, что величины потребления и выноса питательных веществ поздней капусты колеблются в значительных пределах и определяются в зависимости от условий минерального питания и уровнем урожайности.

При урожайности кочанов капусты на контрольном варианте 328,0 ц/га при уровне сухой биомассы 35,1 кг/га, на удобренных вариантах эти показатели были выше. Так, от внесения одинарных доз NPK сухая биомасса капусты возрастала до 40,7 кг при урожайности 370,0 ц/га , от двойных доз удобрений до 49,1 кг/га при урожайности 423,0 ц/га и от тройных доз до 54,4 кг/га при урожайности 465,0 ц/га.

Таблица 3

Содержание и вынос питательных элементов культурой капустой в зависимости от условий минерального питания

Варианты опыта	Содержание в растениях, %				Урожайность качанов, ц/га		Вынос с урожаем, кг/га
	сухое вещество	N	Р2О5	К2О	сырая биомас-са	сухая биомасса	N	Р2О5	К2О
Контроль (б/у)	10,7	2,9	0,29	3,4	328,0	35,1	101,8	10,2	119,3
N1P1K1	11,0	3,9	0,43	3,9	370,0	40,7	158,7	17,5	158,7
N2P2K2	11,6	4,6	0,52	4,7	423,0	49,1	225,7	25,5	230,6
N3P3K3	11,7	4,7	0,58	5,0	465,0	54,4	255,7	31,6	272,0

Важным показателем оценки интенсивности потребления элементов питания той или иной культурой является вынос элементов питания фактическим урожаем. В опытах, на контрольном варианте вынос питательных элементов составил: азота 101,8 кг, фосфора 10,2 и калия 119,3 кг/га. Наибольший вынос питательных веществ урожаем капусты в наших опытах отмечен на варианте с тройной дозой удобрений (N3P3K3) и составил: азота 255,7 кг, фосфора 31,6 кг и калия 272,0 кг/га. На вариантах с одинарной и двойной дозой удобрений: азота 158,7 и 225,7 кг, фосфора 17,5 и 25,5 кг и калия 158,7 и 230,6 кг/га.

С урожаем поздней капусты из почвы выносятся в разном соотношении питательные вещества, возмещение которых осуществляться за счет удобрений. На удобренных вариантах вынос питательных элементов был выше, чем на вариантах где не вносили удобрения. Вынос элементов питания был наибольшим по калию и азоту и, меньше всего выносилось фосфора.

В таблице 4 показано количество удобрений, внесенных под культуру поздней капусты, выращиваемой в овощном севообороте за период 1992-2013 гг. по изучаемым вариантам опыта, а также вынос и баланс питательных элементов растениями капусты за этот период.

Основной приходной статьей баланса является поступление в почву питательных веществ с удобрениями на начало 6 ротации. Как видно из таблицы, с одинарными нормами действующего вещества NPK удобрений в темно-каштановую почву было внесено: азота 360 кг, фосфора и калия по 180 кг/га, двойными нормами: азота 720 и фосфора и калия по 360 кг/га и тройными нормами 1080 и по 540 кг/га соответственно.

В качестве расходной статьи баланса был определен вынос элементов питания отчуждаемой продукцией на начало 6 ротаций овощного севооборота. Вынос питательных веществ средним урожаем поздней капусты за 6 ротаций овощного севооборота на контрольном варианте опыта составил: азота 509,0 кг, фосфора 51,0 кг и калия 596,5 кг/га. На удобренных вариантах вынос NPK был выше и составил: азота 793,5-1278,5 кг, фосфора 87,5-158,0 кг и калия 793,5-1360,0 кг/га.

Расчет баланса питательных веществ определяли традиционным разностным методом, а баланс азота, фосфора и калия в процентах к выносу. Величины общего баланса и баланса азота, фосфора и калия в процентах к выносу значительно варьировали. Причем это зависело в большей степени от доз изучаемого элемента. Положительный баланс питательных веществ показывает высокий уровень применения удобрений и способствует

Таблица 4 – Влияние длительного применения минеральных удобрений в интенсивном овощном севообороте на баланс питательных элементов культурой капустой (за 6 ротации севооборота)

Вариант	Внесено с удобрениями под капусту за 6 ротаций севооборота, кг/га			Вынесено с урожаем поздней капусты за 6 ротации, кг/га			Баланс						Коэффициент использования из удобрений, %
							кг/га			% к выносу
	N	Р2О5	К2О	N	Р2О5	К2О	N	Р2О5	К2О	N	Р2О5	К2О	N	Р2О5	К2О
1	0	0	0	509,0	51,0	596,5	-509,0	-51,0	-596,5	-100	-100	-100	-	-	-
2	360	180	180	793,5	87,5	793,5	-433,5	92,5	-613,5	-55	106	-77	79	20	109
3	720	360	360	1128,5	127,5	1153,0	-408,5	232,5	-793	-36	182	-69	86	21	154
4	1080	540	540	1278,5	158,0	1360,0	-198,5	382	-820	-16	242	-60	71	20	141

улучшению эффективного плодородия почвы. Однако, как видно из таблицы 4, наши результаты исследования показали, что положительный баланс наблюдается только по фосфору и отрицательный по азоту и калию. Так, на удобренных вариантах баланс азота составил от – 433,5 до -198,5 кг/га, фосфора от 92,5 до 382 и калия от -613,5 до -820 кг/га.

Важным показателем, по величине которого можно судить об эффективности удобрений является коэффициент использования питательных веществ из внесенных удобрений.

Многочисленными исследованиями установлено, что коэффициенты использования питательных веществ не постоянны и сильно варьируют под влиянием почвенных, метеорологических и других условий даже в пределах одного хозяйства они изменяются под влиянием возделываемых культур, сорта, уровня агротехники, погодных и других факторов.

Проведенные расчеты показывают, что коэффициенты использования питательных веществ из удобрений по азоту колебались в пределах 71-86%, фосфору 20-21% и калию 109-154%. Причем высокий коэффициент по азоту (86%), фосфору (21%) и калию (154%) был на варианте с двойной дозой полного удобрения. С увеличением выноса питательных веществ коэффициенты использования из удобрений повышаются.

Таким образом, приведенные расчетные данные баланса питательных веществ на начало 6 ротации овощного севооборота показывают, что удобрения не покрывают хозяйственный вынос азота и калия. С повышением урожайности поздней капусты увеличивается вынос питательных веществ, что в свою очередь, влияет на коэффициенты использования питательных веществ из удобрений.

Литература:

1. Айтбаев Т.Е., Бурибаева Л.А., Тойлыбаева Н.Н., Кария А. Влияние удобрений на плодородие предгорной орошаемой темно-каштановой почвы. Материалы международной научно-практической конференции «Состояние и перспективы научных исследований по картофелеводству, овощеводству и бахчеводству». Алматы, 2011. С. 28-33.