Эффективность минеральных удобрений на выщелоченном черноземе Зауралья с разным уровнем плодородия

Актуальность исследований. Повышение продуктивности и устойчивости земледелия — важнейшая задача, имеющая первостепенное значение для экономической стабилизации России и Уральского региона. Достигнуть ее возможно только путём рационального использования почвенных и биологических ресурсов, осуществления комплекса мер по сохранению и повышению плодородия почв, применению совершенных технологий возделывания сельскохозяйственных культур.

Фосфор и калий являются теми элементами минерального питания растений, которые обеспечивают величину и стабильность урожайности. Однако фосфатный и калийный фонд почв лесостепи Зауралья в связи с применением удобрений изучен недостаточно, значительно хуже, чем азота и гумуса. Практически отсутствуют сведения о солевом составе фосфатов основных типов почв регионачернозёмов выщелоченных и обыкновенных, их трансформации при длительном сельскохозяйственном использовании и систематическом применении удобрений. Высокая природная обеспеченность почв калием послужила причиной малого внимания этому органогенному элементу, поэтому роль почвенного калия и калийных удобрений в повышении урожаев сельскохозяйственных кулыур и плодородия почв оказалась практически неизученной.

Современные научно-теоретические достижения позволяют режим минерального питания растений регулировать на основе почвенной и растительной диагностики обеспеченности растений азотом, фосфором и калием. Однако при этом нередко не учитывается их физико-химическое и химическое поведение в твёрдой и жидкой средах почв. Это очень важный момент при разработке систем удобрения, обеспечивающих получение запланированных урожаев сельскохозяйственных культур, воспроизводство плодородия почв и безопасность окружающей среды.

Цель и задачи исследований. Цель диссертационной работы — изучить эффективность минеральных удобрений при систематическом их применении в полевых севооборотах на выщелоченном тяжелосуглинистом черноземе с разным уровнем плодородияуточнить параметры и дать оценку значения оптимального фосфатного и калийного режимов почвы при разработке систем удобрений, обеспечивающих получение планируемого урожая, повышение или сохранение почвенного плодородияопределить нормативы расхода удобрений на производство продукции и повышения обеспеченности подвижным фосфором пахотного слоя выщелоченного чернозема.

Поставленная цель потребовала решения следующих задач:

• определить фракционный состав фосфора и калия чернозёма выщелоченного, изучить зависимость фосфатного и калийного фондов, обеспеченности подвижным фосфором и обменным калием почв этого типа от механического состава материнской породы, содержания гумуса, состава поглощённых оснований и степени насыщенности ёмкости адсорбции;

• в лабораторных, лабораторно-полевых и полевых стационарных опытах изучить роль фосфорных и калийных удобрений в системе удобрения сельскохозяйственных культур в зависимости от уровня обеспеченности почвы подвижным фосфором и обменным калием, их влияние на фосфорный и калийный режим чернозёма выщелоченного, урожайность культур и продуктивность севооборота;

• определить экономическую и биоэнергетическую эффективность систематического применения удобрений в севообороте.

На защиту выносятся следующие положения:

1. Использование выщелоченных черноземов в пашне приводит к изменению физических и физико-химических свойств, потере гумуса в результате его минерализации, значительному уменьшению азотного, фосфатного и калийного фондов.

2. Содержание и качественный состав фосфатов и калия в чернозёмах выщелоченных Зауралья обусловлены свойством материнских пород, аккумулятивными процессами почвообразования и влиянием антропогенных факторов. При низкой концентрации в почвообразующей породе Р2О5 и высокой К2О активные процессы образования гумуса способствовали накоплению в горизонте А1 фосфора и калия. Освоение черноземов выщелоченных под пашню (антропогенный фактор) приводит в большинстве случаев к снижению обеспеченности почв подвижным фосфором до критического уровня, обменным калием — до средней обеспеченности.

3. Выщелоченные черноземы Зауралья по сравнению с аналогами других регионов имеют более высокий пороговый уровень оптимального для растений содержания в почве подвижных фосфатов, при котором максимальную прибавку урожайности и окупаемость дают удобрения состава N100P33.35K60.70. На защиту выносится оценка градации фосфатного режима почвы по степени насыщенности фосфатной ёмкости поглощения.

4. На черноземах, имеющих низкий и высокий уровни потенциального и эффективного плодородия, для получения максимальных прибавок урожая, окупаемости единицы тука, повышения или сохранения плодородие почв необходимы разные уровни баланса азота, фосфора и калия в агроценозе.

Научная новизна. Получены дополнительные данные о групповом составе фосфора и калия в выщелоченных черноземах Зауралья. Изучена зависимость обеспеченности почвы фосфором от гранулометрического состава материнской породы. На основе вегетационных и вегетационно-полевых опытов установлен оптимальный уровень насыщенности фосфатами ёмкости адсорбции и обеспеченности выщелоченного тяжелосуглинистого чернозема подвижным фосфором. Дана оценка калийного фонда выщелоченного чернозема Зауралья. Доказана необходимость калийных удобрений в составе системы удобрения полевых культур. В стационарных полевых опытах определены наиболее эффективные и экологически безопасные нормы К, Р2О5 и К2О и нормативы минеральных удобрений для получения планируемых урожаев сельскохозяйственных культур и воспроизводства плодородия почв. Установлено, что на выщелоченном черноземе с высокими агрохимическими показателями плодородия (содержание подвижного фосфора и гумуса) возможно применение более высоких доз минеральных удобрений, выше их эффективность и коэффициент использования, больше оплата единицы тука сельскохозяйственной продукцией, чем на почве того же типа с низким уровнем плодородия.

Практическая значимость и реализация результатов исследований. Для выщелоченных чернозёмов с разным уровнем обеспеченности органическим веществом и элементами питания разработаны системы минеральных удобрений, обеспечивающие повышение продуктивности севооборотов на 38−81% и воспроизводство плодородия почв.

Результаты исследований использованы при разработке системы земледелия, внедрение которой осуществляется в АОЗТ «Шумовское» Красноармейского района Челябинской области (приложение 18). Опубликовано учебное пособие «Система удобрений в севообороте» для лабораторно-практических занятий и применяется в учебном процессе Челябинского агроинженерного университета и Кур

V К/ V* ганской сельскохозяйственной академии.

Апробация работы. Основные положения диссертации доложены и обсуждены на научно-практических конференциях, состоявшихся в Челябинском агро-инженерном университете в 1997,1998 и 1999 годах.

По материалам исследований опубликовано пять статей (2,2 печатных листа) и учебное пособие, объёмом 5 печатных листов.

Работа выполнена в Институте агроэкологии Челябинского агроинженерного университета в 1995 — 1998 годах. Исследования по теме диссертации проводились в рамках плана НИР кафедры агроэкологии-агрохимии-почвоведения, утверждённого на учёном совете института 24 апреля 1996 года по теме: «Разработать теоретические основы моделирования сельскохозяйственных и природных фито-ценозов, приёмов расширенного воспроизводства плодородия почв Южного Урала, обеспечивающих получение необходимой продукции, улучшение и стабилизацию экологической ситуации», а также хоздоговорным темам с Челябинским Комитетом по земельным ресурсам и землеустройству: «Совершенствование мониторинга и разработка пороговых показателей состояния почв Челябинской области» (1995;1996 гг.) и «Разработать прогноз динамики и основы улучшения биоэкологического состояния почв Челябинской области» (1997 год).