часть из работы
в годы с достаточным увлажнением и в засушливые годы (табл. 28, рис. 37, 38). Из всех лет исследований в данном опыте особенно засушливыми годами для картофеля были 1982 г. и 1985 г. Это можно проследить по показателям ГТК. Так, в 1982 г. в июне он составил 0,94, в июле - 0,25 и в августе -0,71. В 1985 г. в августе, во время клубнеобразования, ГТК равнялся 0,25. в результате, урожайность в эти годы в среднем по 16 вариантам опыта по удобрениям составила всего7,1 - 7,5 т/га, или в 3,3 - 3,5 раза меньше, чем в годы с достаточным увлажнением почвы, когда урожайность картофеля равнялась 24,9 - 26,0 т/га.
Действия главных эффектов на урожайность картофеля распределялись следующим образом. В годы с достаточным увлажнением наибольшее влияние на нее оказывал азот. Его доля при отвальной обработке почвы составила 63,0, при безотвальной - 76 и при минимальной - 57,0 %. Доля действия фосфора и калия была в пределах 16,0 - 25,0 %.
В засушливые годы, даже когда абсолютный уровень урожайности был низкий, азот оказывал на нее существенное влияние. Например, при отвальной обработке все 100 % действия главных эффектов приходилось на азот,
Уравнения регрессии в годы с достаточным увлажнением: A-^ = 21,6-1,66N + 4,84VN +1,79VP + 0,49 VN# (г = 0,98) В - у = 22,5 + 2,29VN (Г = 0,84)
С - у = 20,1 + 4,5л/г? + 0,27л/Р + 0,794к - 2,12VNP (г = 0,9 5)
В засушливые годы: A - ^ = 6,5 + 0,9VN + 0,46P-0,80VNF (г = 0,58) В - у = 7,83 - 1,Ш +1,27VN - 0,62л/# + 0,69 j№ (Г = 0,77) С-^ = 7,5
при безотвальной - 64,0 и при минимальной - 22,0 %. При безотвальной обработке наблюдалось положительное влияние на урожайность картофеля взаимодействия азота с калием. Об этом можно судить и по уравнению регрессии и по графику действия главных эффектов (табл. 28, рис. 38).
80 п60 40 20 Н 0
А (отвальная) В (безотвальная) С (минимальная)
N
К
Рис. 37 Доля главных эффектов действия NPK на урожайность картофеля при разных системах обработки почвы в годы с достаточным увлажнением на фоне ООО, %
о о
А (отвальная) В (безотвальная) С (минимальная)
N
К
Рис. 38 Доля главных эффектов действия NPK на урожайность картофеля при разных системах обработки почвы в засушливые годы на фоне 000, %
Таким образом, анализ результатов исследований по выявлению влияния минеральных удобрений и разных систем обработки дерново-подзолистой среднесуглинистой почвы на урожайность картофеля в опыте 4 (1982 - 1993 гг.) свидетельствует о том, что она мало зависела от изучаемых в опыте систем обработки почвы как в среднем за 11 лет опыта, так и в годы
с достаточным увлажнением почвы и в засушливые годы во время вегетации. Второй вывод, который можно сделать из результатов данного опыта, заключается в утверждении о том, что основная роль в формировании урожая картофеля принадлежит азоту. При том содержании Р2О5 и К2О, которое имеется в почве данного опыта, отдельно фосфор и калий, вносимые с минеральными удобрениями, на урожайность картофеля оказывают незначительное влияние, но роль их повышается во взаимодействии с азотом. На это указывает регрессионный анализ. Третий вывод заключается в том, что в условиях внесения под картофель навоза 60 т/га достаточно внести NPK по 60 кг д.в. на гектар, так как дозы NPK по 120 и 180 кг д.в. практически урожайность его не повышают.
4.4. Влияние разных систем обработки почвы и фонов удобрений на урожайность горохо-овсяной смеси
Реакция горохо-овсяной смеси на удобрения и системы обработки почвы нами изучалась в опыте 4 (1982 - 1993 гг.). Данные по ее урожайности показаны в табл. 29, рис. 39 - 45, приложениях 40 - 47.
Прежде всего, необходимо отметить, что в среднем по всем 16 вариантам удобрений по урожайности горохо-овсяной смеси (сена) изучаемые в опыте системы обработки почвы отличались незначительно (табл. 29). Прибавки урожайности горохо-овсяной смеси от применения удобрений в среднем за 11 лет исследований составили: при отвальной системе обработки - в пределах 10,3 - 51,0 %, при безотвальной - 14,2 - 53,6 %, при минимальной -6,8 - 40,0 %. Согласно уравнениям регрессий (табл. 29) и рис. 39 в качестве главного эффекта действия NPK выступает N. При этом, если при отвальной и безотвальной обработках почвы наибольший эффект дают средние дозы азота (90 кг/га), то при минимальной - и более высокие (135 кг/га). В отличие от зерновых культур участие фосфора и калия в формировании урожайности
горохо-овсяной смеси более значительное, особенно фосфора, где его доля как главного эффекта достигает 51,0%.
Уравнения регрессии: А - у = 3,03 + 0,342VN + 0,23 IP + 0,094#0'5 (г = 0,92) В - >> = 3,16 + 0,38lVN0,268P0,5 (г = 0,94)
С - .y = 3,54 + 0,235N-0,834i
Анализ действия кратно возрастающих доз минеральных удобрений (000, 111, 222, 333) показывает, что опять - таки в отличие от зерновых (озимая рожь, ячмень) и картофеля, рост урожайности горохо-овсяной смеси и при тройных дозах NPK (N135P135K135) продолжался. Однако, общая закономерность действия возрастающих доз удобрений остается общей. Доля оди
If N BP В К
нарных, то есть более низких доз удобрений в прибавке урожайности более высокая, чем двойных и тройных доз (рис. 41).
N BP ВК
Рис. 40 Доля главных эффектов действия NPK на урожайность горохо-овсяной смеси при разных системах обработки почвы в среднем за 11 лет на фоне 111,%
1 -
Урожайность 5 i т/га
- Отвальная
¦ - Безотвальная
- ¦¦¦ - Минимальная
Рис. 41 Динамика роста урожайности горохо-овсяной смеси при кратно возрастающих дозах удобрений (ср. за 11 лет, 1982 - 1993 гг.)
На урожайность горохо-овсяной смеси, как и других культур севооборота, существенное влияние оказывают погодные условия (табл. 30, рис. 42 -45). Если в годы с достаточным увлажнением урожайность в среднем по 16 вариантам удобрений была в пределах 4,63 - 4,66 т/га, то в годы с засушливыми явлениями - 1,71 - 1,76 т/га, то есть в 2,6 - 2,7 раза меньше. Даже на фоне без применения минеральных удобрений во влажные годы получена довольно высокая урожайность горохо-овсяной смеси - в пределах 3,62 -3,74 т/га, а в засушливые годы урожайность снижалась сильнее, чем в вариантах с удобрениями: при отвальной обработке - в 3,1, безотвальной - в 3,4 и при минимальной - в 2,8 раза.
Между системами обработки почвы в том и в другом случаях разница в урожайности горохо-овсяной смеси несущественна (табл. 29, 30).
Следует отметить, что в годы, когда лимитирующим фактором является влагообеспеченность, возрастает роль фосфора и калия. Так, при отвальной обработке доля калия возрастает до 37 %, а при минимальной - до 47 % (рис. 27). Об этом же можно судить по уравнениям регрессии. При этом коэффициенты корреляции высокие и составляют 0,85 - 0,95 (табл. 30).
Уравнение регрессии в годы с достаточным увлажнением: А - у = 3,86 + 0,266N + 0,244Р (г = 0,95) В - j> = 3,63 + 0,895VN + 0,152Р + 0,183# - 0,346VNtf (г = 0,90) С - у = 3,88 + 0,574VN + 0,39VP - 0,184л/КР (г = 0,94)
В засушливые годы А - у = 1,31 + 0,134N + 0,066К + 0,093VP (г = 0,95) В-7 = 1,32+ 0,182N +0,142V^ (г = 0,85) С - у = 1,42 + 0,187VN + 0,205# + 0,105 VP - 0,264(г = 0,95)
Из всего выше изложенного можно сделать вывод, что горохо-овсяная смесь в качестве однолетних трав хорошо отзывается на полное минеральное удобрение. При этом существенную роль в повышении ее урожайности играет
80 -i 60 -40 -20 -0
А (отвальная)
В (безотвальная) С (минимальная)
N
К
Рис. 42 Доля главных эффектов действия NPK на урожайность горохо-овсяной смеси при разных системах обработки почвы в годы с достаточным увлажнением на фоне 000, %
80 -. 60 -40 -20 -0
А (отвальная)
В (безотвальная) С (минимальная)
IN
IK
Рис. 43 Доля главных эффектов действия NPK на урожайность горохо-овсяной смеси при разных системах обработки почвы в годы с достаточным увлажнением на фоне 111,%
не только азот, но и фосфор и калий. Особенно заметна их роль при дефиците влаги в почве. По нашим данным горохо-овсяная смесь слабо реагирует на системы обработки почвы, которые применялись в стационарном многолетнем опыте.
N
IK
Рис. 44 Доля главных эффектов действия NPK на урожайность горохо-овсяной смеси при разных системах обработки почвы в засушливые годы на фоне ООО, %
100 -I 80 -60 -40 -20 -0
А(отвальная)
В (безотвальная) С (минимальная)
N
К
Рис. 45 Доля главных эффектов действия NPK на урожайность горохо-овсяной смеси при разных системах обработки почвы в засушливые годы на фоне 111, %
Это говорит о том, что система минимальной обработки почвы при выращивании однолетних трав может применяться более широко. Она не только не снижает их урожайность, но даже наблюдается тенденция к ее повышению по сравнению с отвальной и безотвальной системах обработки почвы.
4.5. Влияние последействия минеральных удобрений на урожайность
культур севооборота
В многолетнем стационарном опыте 4 с 1994 г. по 2001 г. нами проводились исследования по определению последействия минеральных удобрений, внесенных в почву за период с 1982 г. по 1993 г. В 1994 г. на всех 4-х полях экспериментального севооборота была посеяна одна культура - ячмень. В каждом поле до 1994 г. было внесено одинаковое количество питательных веществ в виде навоза и минеральных удобрений, но у ячменя оказались разные предшественники: горохо-овсяная смесь, картофель, озимая рожь и ячмень, что, в конечном итоге, очень сильно повлияло на урожайность ячменя (приложения 48 - 68, рис. 46). В то же время, на урожайность ячменя продолжали оказывать существенное влияние в последействии ранее внесенные в почву минеральные удобрения по вариантам опыта.
По влиянию на показатель средней урожайности ячменя по всем фонам удобрений участвующие в опыте предшественники располагаются в следующем порядке (рис. 46): горохо-овсяная смесь (3,60 - 3,84 т/га), картофель (3,26 - 3,43), озимая рожь (2,18 - 2,40), ячмень (2,02 - 2,16). Такая большая разница в урожайности ячменя при посеве его по указанным выше предшественникам не может быть объяснена большими различиями в потенциальном плодородии почвы в полях севооборота. Здесь на эффективное плодородие почвы влияют факторы, которые известны в земледелии как причины агрофизического, агрохимического и биологического порядка. При этом наиболее высокая урожайность ячменя получена при системе минимальной обработки почвы, за исключением посева ячменя по озимой ржи, где она была выше при отвальной обработке почвы (рис. 46). В 1994 г. минимальная система обработки почвы позволила повысить урожайность ячменя при посеве по горохо-овсяной смеси, по сравнению с отвальной обработкой - на 0,24 т/га, с безотвальной - на 0,18 (при НСР05 0,15 т/га); при посеве по картофелю, по сравнению с безотвальной обработкой - на 0,20 т/га (при HCPQS 0,16 т/га). В ос-
Рис. 46 Средняя урожайность ячменя по всем фонам удобрений в последействии в зависимости от предшественников и систем обработки почвы, т/га 1994 г.
Такие основные элементы структуры урожайности как количество продуктивных стеблей, число зерен в колосе, масса зерна колоса и, соответственно, биологическая урожайность подтверждают общую зависимость фактической урожайности ячменя от предшественников, удобрений в последействии и систем обработки почвы (табл. 31).
Средняя урожайность ячменя по всем предшественникам на фоне 16 вариантов минеральных удобрений в последействии при изучаемых системах обработки почвы показана в табл. 2 . В зависимости от фонов удобрений урожайность ячменя при отвальной обработке почвы была в пределах 2,21 -3,52 т/га, при безотвальной - 2,16 - 3,37, при минимальной - 2,20 - 3,42. Наибольшая урожайность ячменя получена при отвальной обработке в варианте 331 и 333, при безотвальной - 333, при минимальной - тоже 333. Это указывает на то, что в последействии на урожайность оказывал влияние не
С - минимальная
биологическая урожайность, г/м2
•siren
"3-оо CN
ЧО CN
1П
ЧО CN
сп
о r-cn
СП CN
г-
г-(
CN СП
сп
1П
оо
ЧО CN
CN
m CN
ЧО
оо
m
СП
CN
ON
CN
оо
ЧО CN
о
О
ч о
со щ
о"
о
CN
ш сГ
m о*
m
ЧО
о
ЧО
(c)
CN m
о"
ш о"
СП
го"
сп ON
о"
in о"
r-чо^
о"
о
ON
о"
ON ЧО
#N
о
ЧО ЧО
о
ON
in о"
i>
ОЧ in
оо сп
in
ON
cn чо"
ЧОл in
о |>
CN оо"
оо in
г-
00
чо^ in
1П
г-in
II s-а
см й я и н о я
m ¦3-"3-
ON
гСП
ЧО
"3-
CN СП
CN
о in
t> oo
J-1 m
сп
00 CN
гг" m
о
чо гСП
о in
оо in
CN
m m
3 - безотвальная
Ч о ^ t" О и о н я F ft " ю >-" 2 я
о сн
ON CN
о
CN CN
оо
ч-Ч
СП
00 СП
CN
о сп
ЧО
С-"
CN
ON
m
г-Н
ЧО СП
сп оо
CN
CN CN
CN
in
СП
г-1
CN
о о ч о и
3 Л ^
jg со я
т-Н
о
о чо
о
00
о"
о
о
т-Н
CN 00
o~
F~ о"
ЧО
о"
m
ЧО
о
о
ON
in о"
ЧО
сГ
in oo
о
ЧО ЧО
о"
СП
о"
oo in o"
s s У
о оо
т-Н
оо
*-н
о
СП "-1
in сп
1-4
ON
ОЛ
чо"
ЧО 1-1
оо чо"
ON ЧО"
ЧО
г-I
чо"
сп^ о
CN
in in
1-1
г-i
CN
чо"
^H
CN ON тГ
ч-н
гсп
ON
1П
а\
ЧО CN
сп
ON
ЧО
m
CN
CN
CN
СП
m
ON
о m
о оо "3-
CN ЧО
сп
о
CN in
ON CN ЧО
о in
ЧО
А - отвальная
v о р
Я ft О го
§ а|-2
° ^ га
? s "
СП
чо со
ол
00 CN
t-H CN
сп00
ON CN
oo
CN СП
СП
f-
CN
сп
CN
СП
m
СП
CN СП
о
CN
ЧО
оо
in
сп сп
¦ч-
CN CN
CN oo
CN
о о ч о и
о Л (-
g со я
оо о"
00
о
00 ЧО
о"
ЧО
о
ЧО 00
о"
сп сГ
ЧО
о"
чо^ о"
oo о"
чол о
CN m
о"
1П
in о
m
o"
о оо
о"
СП ЧО
о"
чоя о"
? "у
о оо
Г-Н
оол
ЧО
о
CN
СП
ON
чо"
ЧО
CN чо"
сп
00
1П
in
о чо"
in
l> oo
*-*
оо
о
ЧО^
in
м >
Р. я a j
о §| н' & В н В
И с4 о
m чо
о
СП
m m
СП
оо ON
СП
ON ON
"St-
о in
TJ-
ЧО ЧО
сп
CN in "3-
ON
t-1 ЧО
00 СП СП
ON
oo
ш
*-н
сп
о
Зарианты
¦
и
В я о S
а я
Iя
л о
а
5 1
° ея
6 о о cq С-н о
л ч
и
•& 8
&
га
о о-
S
Я
СО
о
л я
и>
л о
a
§ s
о m
t-( о
л ч и
о н ft
а
О
ft
а я
СО
о
А X и
ч
л а
а
ft g
О РЗ
U о
л ч о
*&
о н ft
СО
о ft
S
а к
со
о
л X о
?
ч
л о
a
p ffl U о
л ч и
*&
о н ft
"
о ft
S
а я
со
о
л X
ч
g u 2
Ч ft S
о о о
.-H
t-1
CN CN CN
сп
СП СП
только азот, но и фосфор, и калий. Если судить по уравнениям регрессии и коэффициентам корреляции, рассчитанных по средней урожайности всех предшественников (табл. 32), то можно отметить, что азот оказывал влияние на формирование урожая ячменя в первый год последействия при более высоких дозах ранее внесенных удобрений (двойных, тройных доз), чем в годы их прямого действия, при всех системах обработки почвы. Более четко на урожайность ячменя оказывают влияние в последействии фосфор и калий и также в более высоких ранее внесенных их доз. Особенно это заметно при отвальной и безотвальной системах обработки почвы (рис. 47).
При анализе влияния последействия кратно возрастающих доз удобрений (ООО, 111, 222, 333) на фоне изучаемых систем обработки почвы выявилось (рис. 47), что при одинарных дозах удобрений (111) темпы нарастания урожайности ячменя были выше при минимальной и безотвальной системах обработки почвы. По мере увеличения доз удобрений (222, 333), наоборот, они выше при отвальной обработке почвы. Очевидно, что это связано с разными концентрацией и размещением питательных веществ по профилю пахотного слоя. При высоких дозах удобрений при более сильном перемешивании их с почвой уменьшается отрицательное воздействие высокой концентрации питательных веществ на процессы их усвоения растениями.
Определение главных и частных эффектов последействия NPK на урожайность ячменя при посеве его на всех 4-х полях дало следующие результаты. При выращивании ячменя после горохо-овсяной смеси доля действия N составила (рис. 47): при отвальной обработке - 65 %, безотвальной - 50 и минимальной - 50. Доля фосфора на всех системах обработки почвы - 17,3 %, а калия - в пределах 17,9 - 32, 7. Отсюда можно сделать вывод, что в первый год последействия несколько снизилось влияние ранее вносимого N й повысилось действие фосфора и калия.
По-иному проявилось последействие NPK при посеве ячменя после картофеля (рис. 49). В этом случае наблюдалось высокое влияние N. Доля его составила при отвальной обработке 66,7 %, при безотвальной - 86,1 и мини
Уравнения регрессии: А - у = 2,22 - 0,34N0,5 + 0,51N + 0,18Р + 0,08К - 0,15(РК) (г = 0,98) В - ^ = 2,12 + 0,22N + 0,12Р + 0,18K°-S (г = 0,94) С - y = 2,24 + 0,25N + 0,36P0'5 -0,13(NP)0-5 + 0,07(Ntf)0,5 (г = 0,97)
мальной - 84,8. Доля фосфора выразилась, соответственно, как 33,7; 4,1 ; 15,2 %. Калий при отвальной и минимальной обработках почвы совсем не оказывал влияния, а при безотвальной доля его составила всего 9,8 %.
При посеве ячменя после озимой ржи (рис. 50) доля азота равнялась 100 % - при отвальной обработке и 96,3 % - при минимальной, а при безотвальной она составила 39,7 %. Последействие калия сказалось только при безотвальной обработке почвы - 35,3 %.
4 . 1 1 10 111 222 333
Дозы удобрений
-•- Отвальная - ¦ - Безотвальная - •¦• - Минимальная
Рис. 47 Урожайность ячменя при кратно возрастающих дозах NPK в последействии в среднем по 4-м полям - предшественникам и разных системах обработки почвы, т/га (1994 г.)
При посеве ячменя по ячменю (рис. 51) последействие N было при отвальной обработке - 90,4, безотвальной - 54,3 и минимальной - 39,4 %. Высокая доля последействия наблюдалась по фосфору при минимальной обработке - 60,6 %, а калия - при безотвальной - 34,6 %.
Таким образом, выявилось, что в качестве главного эффекта, действующего на формирование урожая ячменя в первый год последействия минеральных удобрений, в 1994 г. остается азот. В то же время, во многих случаях повышается доля действия фосфора и калия, по сравнению с их прямым действием.
Как было сказано ранее, последействие удобрений изучалось и в дальнейшем - до 2001 г. включительно, но только в одном поле и с другим чередованием культур во времени: ячмень (1994 г.) - пар сидеральный с внесением 60 т/га навоза для поддержания общего фона 15 т/га пашни (1995 г.) -озимая рожь (1996 г.) - ячмень + клевер (1997 г.) - клевер I г.п. (1998 г.) -клевер II г.п. (1999 г.) - яровая пшеница (2000 г.) - ячмень + озимая рожь весеннего посева (2001 г.).
N
IK
N
К
Рис. 49 Доля главных эффектов последействия NPK при посеве ячменя после картофеля (1994 г.), %
96,3
N
К
Рис. 50 Доля главных эффектов последействия NPK при посеве ячменя
после озимой ржи (1994 г.), %
N
К
Рис. 51 Доля главных эффектов последействия NPK при посеве ячменя
по ячменю (1994 г.), %
Урожайность культур данного севооборота показана в табл. 33, а уравнения регрессии и коэффициенты корреляции в табл. 34 .
2001
ячмень + озимая рожь
О
2,48
2,40
5
CN
2,07
>o ON i-i
2,27
2,53
2,10
2,12
2,06
2,65
2,54
2,54
2,30
CN
of
ON ON
2,28
ffl
оо г-
VO CM
CN
VO
ON
VO
vo
2,18
00
m
VO VO
VO
r-oo
VO
о m
CN VO
VO
-4-
rj-
О
1,51
r-.
1,98
°°"
2,67
2,53
oo
00,
2,36
2,46
2,76
2,42
2,30
2,33
2,55
2,24
2000
яровая пшеница
о
2,20
!
2,27
2,09
2,00
2,08
00 CN
2,09
2,03
2,21
ON
2,21
2,25
2,33
2,12
2,30
oo °i,
I-*
VO
of
1,94
VO O,
CN
1,83
1,94
2,14
2,04
2,47
1,92
2,09
1,84
2,09
ON
VO •-"
CN
2,08
00
of
t-
00,
2,03
CN
2,05
2,15
oo CN
2,61
2,06
2,07
1,98
2,37
2,33
1,96
2,20
2,38
VO ON
2,17
1999
клевер II г.п.
о
vo"
4,39
5,41
5,53
5,59
5,22
4,85
4,87
5,47
5,76
5,10
5,84
5,24
5,09
4,99
5,98
5,96
5,33
CN
2,28
2,33
2,59
2,33
2,54
2,56
2,66
2,35
1,94
VO
о
CN
2,01
2,65
2,22
CN CN
2,21
2,46
1,95
2,20
2,45
rn
CN
со
CN
2,64
2,96
2,23
CN
2,45
1,98
2,38
2,50
2,12
2,32
2,25
2,04
2,24
2,23
2,34
2,17
1997
ячмень + клевер
О
1,24
1,78
vo.
о
VO
vo
1,96
2,40
t-
ON rn
2,24
2,00
1,80
2,84
1,95
2,74
r-
Ol oo
m
2,51
1,40
VO,
VO (c),
r-
vo.
2,19
2,10
CN
VO CN
CO
rn
0,94
О
I-1
vo
Г-,
o" vo
2,35
2,04
1,86
rn
1,76
1996
озимая рожь
О
2,23
1,88
1,95
2,25
2,03
i-i
CN
CN
2,48
2,49
1,75
2,23
rON
00 CN
2,52
2,72
2,52
2,86
2,31
1,95
VO
rn "
2,07
2,39
2,08
m ov
2,27
2,08
2,03
1,80
1,75
2,08
2,23
2,07
2,22
2,48
2,05
00,1-1
2,36
2,58
2,57
r-
CN
"-1
CN ON
2,27
2,21
2,46
2,87
2,43
2,77
2,28
1995
рапс яровой (зел. масса)
0'SZ - ионос1к oiiB
PQ
0'9Z - HoaodK oued
2,16
2,28
2,25
2,70
2,52
2,72
2,89
2,94
2,89
2,55
2,79
2,90
rn
rn
VO
rn
3,37
2,77
о
о
CN О
о о
CN
CN CN О
о
CN CN
CN О CN
CN CN CN
r-f
со
f-1
r-1
CO
CO CO
со
со *-i со
T-1
со со
со со со
Сре дняя
В 1996 г., несмотря на внесение в 1995 г. навоза 60 т/га и заделки сиде-ральной массы рапса ярового (25 т/га), минеральные удобрения продолжали оказывать последействие на урожайность озимой ржи. При отвальной обработке почвы наблюдалось действие ранее внесенных повышенных доз азота, что подтверждается расчетом главных эффектов (рис. 52). Такое же последействие N оказывал на формирование урожайности озимой ржи при безотвальной и минимальной системах обработки почвы. Из уравнений регрессий также видно, что наблюдается и последействие фосфора и калия. При чем, при ранее внесенных повышенных дозах минеральных удобрений последействие фосфора и калия повышается.
В 1997 г. при посеве ячменя с подсевом клевера последействия азота уже не наблюдалось. Об этом же говорят уравнения регрессии (табл. 34). И в
последующие годы при выращивании клевера I и II г.п. (1998 - 1999 гг.), яровой пшеницы (2000 г.) и ячменя + озимая рожь (2001 г.) последействие азота не доказывается. Таким образом, последействие N проявляется только в течение 3-х лет. А последействие фосфора и калия продолжалось до 2000 г. включительно. Следовательно, можно утверждать, что рассчитывать окупаемость NPK растениеводческой продукцией только в годы их внесения не соответствует действительному эффекту удобрений.
100 и 80 -60 -40 20
о
В (безотвальная) С (минимальная)
N
К
Рис. 52 Доля главных эффектов последействия NPK при разных системах обработки почвы за период 1994 - 2001 гг. на фоне 000, %
4.6. Влияние систем обработки почвы и удобрений на формирование
урожая клевера лугового
На особенностях формирования урожая клевера стоит остановиться отдельно, поскольку роль его в воспроизводстве плодородных свойств почвы и в агроэкосистемах очень большая. Исследования по этой культуре нами проводились в 1, 2, 3, 4 полевых опытах, а также в микрополевых опытах. Из результатов данных опытов следует, что реакция на удобрения клевера лугового, по сравнению с зерновыми культурами, имеет свои особенности, тем более, что непосредственно под клевер удобрения, как правило, не вносились. Он использовал только последействие их внесения под покровную культуру или даже несколько раньше. Несмотря на это, клевер довольно четко реагирует на последействие вносимых в почву удобрений. Однако реакция на органические и минеральные удобрения у него разная. Так, в опыте 2 (1968 -1970 гг.) на фоне без удобрений урожайность сена клевера составила 2,89 т/га. Внесение под покровную культуру ЫбоРбоКбо снизило ее до 2,43 т/га, или на 16,0 %. Наоборот, внесение только навоза в дозе 30 т/га обеспечило получение сена клевера в количестве 4,19 т/га, что на 1,3 т/га больше, или на 45,0 % чем в контроле, и на 1,76 т/га, или на 72,4 % больше, чем при внесении только одних минеральных удобрений. В варианте совместного внесения органических и минеральных удобрений (30 т/га + ИбоРбоКбо) получена средняя урожайность (3,24 т/га) между выше указанными вариантами опыта, то есть опять сказалось положительное влияние навоза.
Результаты опыта 4, в котором клевер в севообороте был 2 года (1998 - 1999 гг.), указывают на разную реакцию клевера на последействие азота, фосфора и калия минеральных удобрений (табл. 35, рис. 54, 55). Вариант, где 5-6 лет назад вносились только фосфор и калий (022) и вариант с добавлением азота (222) при минимальной обработке почвы по урожайности клевера практически не отличались, а при отвальной обработке последействие азота еще наблюдалось. Действие азота резко уменьшается, а калия и фосфора, на
оборот, увеличивается. Например, доля фосфора в формировании урожая клевера в последействии повышается даже до 81,0 - 85,0 %. Это подтверждается данными регрессионного анализа и расчетом действия главных эффектов (рис. 54, 55, приложение 69).
Уравнения регрессии: А - у = 6,64 + l,249N°-s -0,42(NP)0-5 -0,56(Ntf)0,5 + 0,6S(PK)0'5 (г = 0,86) В - .y = 6,95 + 0,41P (г = 0,71) С - у = 6,79 + 0,17К + 0,77Р0'5 (г = 0,86) НСРо5 по обработке почвы -
100 -i
N
К
Рис. 54 Доля главных эффектов последействия NPK при разных системах обработки почвы на урожайность клевера лугового 1 -го и 2-го года пользования на фоне ООО (1998 - 1999 гг.), %
N
IK
Рис. 55 Доля главных эффектов последействия NPK при разных системах обработки почвы на урожайность клевера лугового 1-го и 2-го года пользования на фоне 111 (1998 - 1999 гг.), %
Приведенные нами данные, связанные с реакцией клевера на удобрения, позволяют сделать вывод о том, что клевер луговой положительно реагирует на внесение навоза и отрицательно на внесение азотных минеральных удобрений, особенно их высоких доз, а также благоприятно реагирует на
внесение фосфорно-калийных удобрений, и особенно фосфора. Полученные результаты по этим вопросам в наших опытах совпадают с выводами, которые были сделаны многими исследователями в предыдущие годы.
Дисперсионный анализ по блокам удобрений различий по урожайности клевера в зависимости от изученных систем обработки почвы не выявил (F
Сам же клевер оказывает большое влияние на плодородные свойства почвы, в том числе на ее питательный режим и на формирование строения пахотного слоя по плодородию, о чем будет изложено в главе 5.
Глава 5. ФАКТОРЫ, СПОСОБСТВУЮЩИЕ ДИФФЕРЕ1ЩИАЦИИ ПАХОТНОГО СЛОЯ ПО ПЛОДОРОДИЮ, И ЕЕ ВЛИЯНИЕ НА УРОЖАЙНОСТЬ КУЛЬТУР СЕВООБОРОТА
В современном земледелии придается большое значение дифференциации пахотного слоя по плодородию, так как данный процесс, происходящий во всех типах и разновидностях почв и во всех земледельческих регионах, определяет необходимость проведения той или иной системы обработки почвы (Н.А. Сапожников, 1963; А.И. Пупонин, 1984; Л.В. Ильина, 1980; С.С. Сдобников, 1994; Н.И. Картамышев, 2000 и др.). История изучения процесса дифференциации пахотного слоя показывает, что среди ученых-земледелов нет единого мнения об оптимальном строении пахотного слоя по плодородию. Природа постоянно создает гетерогенное его строение с верхним расположением более плодородного слоя, а С.С. Сдобников (1994, 2003) считает, что более благоприятное для растений является гетерогенное строение с нижним расположением более плодородного слоя. Земледельцы сотни лет стремились создать при помощи плуга и других орудий гомогенное строение всего пахотного слоя. Н.И. Картамышев (2000) считает этот процесс общебиологическим законом, согласно которому не стоит идти наперекор природе. В почвозащитных безотвальной и минимальной системах обработки почвы выполняемые технологические операции способствуют созданию гетерогенного строения пахотного слоя по плодородию с верхним расположением более плодородного слоя. В связи с этим, в районах развития водной эрозии, где применяются эти системы обработки почвы, целесообразно изучение реакции сельскохозяйственных культур на различное строение пахотного слоя по плодородию, а также выявление факторов, участвующих в этом процессе.
Учитывая, что без решения данной проблемы трудно разрабатывать и давать объективные рекомендации производству по тем или иным системам обработки почвы, нами были проведены соответствующие исследования в проводимых полевых и микрополевых опытах. Для этого все агрохимиче
ские, агрофизические и биологические плодородные свойства почвы изучались отдельно по слоям 0-10, 10-20 и 20-30 см. По такой же схеме велись наблюдения за формированием корневой системы культурных растений. Кроме этого закладывались специальные микрополевые опыты, в которых почва, взятая только из слоя - 10, 10 - 20, 20 - 30 см закладывалась отдельно в изолированные друг от друга котлованы глубиной 0-30 см (см. схему опыта в гл. 2 рис. 1). На этих делянках выращивались культуры экспериментального севооборота.
Изучение процесса дифференциации пахотного слоя по плодородию нами началось с 1974 г., когда в печати были опубликованы результаты вегетационного опыта И.Б. Ревут и А.В. Бешанова (1973) по данной проблеме. В 1974 г. вместо вегетационного опыта нами был заложен мелкоделяночный опыт по такой же схеме, но в естественных полевых условиях. Опыт был заложен по пласту многолетних трав III г.п., то есть почва не обрабатывалась с момента подсева клевера. Варианты опыта:
1. Почва, перемешанная на глубину 0-21 см (К)2. Почва, взятая с горизонта - 7 см3. Почва, взятая с горизонта 7 - 14 см4. Почва, взятая с горизонта 14-21 см5. Почва не обрабатывалась (не рыхлилась)
В опыте высевался ячмень (сорт Винер). В течение вегетационного периода велись наблюдения за плотностью и влажностью почвы, за формированием ассимилирующей поверхности листьев. При этом плотность, влажность и агрохимические показатели почвы изучались в каждом варианте опыта тоже по слоям 0-7, 7 - 14и 14-21 см. Это давало возможность определить идет ли дифференциация пахотного слоя в течение одного вегетационного периода уже в тех вариантах, которые показаны по схеме опыта. Результаты определения плотности почвы показаны в табл. 36. Как показывает анализ данных по плотности, в начале вегетации почва в вариантах с ее перемешиванием (0-21 см) и в слое - 7 см имели более низкую плотность,
чем в вариантах 7-14и 14-21 см.Ав варианте без перемешивания и рыхления, скорее всего, она приближалась к равновесной плотности - 1,40 г/см3. При измерении плотности почвы 16.07.1974 г. заметно ее снижение, что вызвано разрыхляющим действием растущей корневой системы, кроме варианта 14-21 см, где растения развивались значительно слабее. К концу вегетации почва снова становится плотнее. Необходимо при этом отметить, что верхние слои почвы имели в течение вегетации более низкую плотность, чем, например, слой 14-21 см. Таким образом, в течение вегетации по плотности сложения слои почвы уже различаются между собой, что должно сказываться и на других свойствах почвы.
Запас продуктивной влаги в начале вегетации (17.05.1974 г.) в слое -21 см по вариантам опыта составлял 32,5 - 35,4 мм/га, за исключением варианта, где почва не рыхлилась. В этом же варианте продуктивной влаги было
всего 25,0 мм/га. Это можно объяснить более усиленным испарением влаги с поверхности почвы благодаря сохранившейся системы капилляров. В дальнейшем во время вегетационного периода меньше всего запас продуктивной влаги наблюдался в варианте слоя почвы 14-21 см. А к концу вегетации продуктивной влаги было меньше в тех вариантах, где получен более высокий урожай, что вполне объяснимо большей потребностью в ней. По урожайности ячменя выделяется слой почвы 0-7 см, где она составила 185 г/м2. Урожайность ячменя слоя 7 - 14 см составляла от слоя - 7 см - 72,0 %, а слоя 14 - 21 см - 55,0 %. В варианте же без рыхления почвы - всего 25,0 %. Данные показатели урожайности по изучаемым слоям почвы не противоречат результатам вегетационных опытов И.Б. Ревута и А.В. Бешанова (1973). Эти данные вполне согласуются с показателями ФП посевов (табл. 37), хотя продуктивность 1000 ед. ФП имеет несколько иной порядок. По наибольшей продуктивности 1000 ед. ФП выделяется контрольный вариант-2,1 кг
Определение содержания подвижного фосфора (Р2О5) и обменного калия (К2О) в почве в каждом из вариантов опыта по слоям - 7, 7-14, 14 - 21 см в конце вегетации показывает, что уже снова заметна дифференциация пахотного слоя по плодородию с более плодородным верхним слоем (табл. 38). При этом следует ожидать, что дифференциация пахотного слоя может ускориться, когда процесс минерализации растительных остатков после уборки урожая пойдет более интенсивно.
На дифференциацию пахотного слоя по плодородию в первую очередь влияет поступление органического вещества от культур севооборота в виде растительных остатков. Об этом сказано в гл. 3 п. 3.1.1, 3.3.1. и 3.3.3. Однако наиболее убедительными результатами при изучении вопроса влияния культур севооборота на процесс дифференциации пахотного слоя по плодородию являются данные по клеверу луговому (1998 - 1999 гг.). В эти годы нами были проведены наблюдения за формированием биомассы корней клевера, количеством клубеньков на его корнях и их массой, а также биологической активностью почвы послойно (0 - 10, 10 - 20, 20 - 30 см). Отбор почвенных
проб по методу Ф.И. Левина (1972, 1976) позволил нам определить, как распределяется биомасса корней клевера по этим слоям почвы. Из данных табл. 39 можно видеть, что основная масса корней клевера формируется в слое 0-10 см. Доля их в общей биомассе корней составила 73,9 - 83,5 %. При этом большой разницы по этому показателю по фонам удобрений в последействии на 5-й год (ООО, 111, 222, 333) не наблюдалось. В то же время, по содержанию корней клевера в слое - 10 см изучаемые системы обработки почвы имели определенные различия. Так, если на фоне контроля по удобрениям (ООО) при отвальной системе обработки почвы корней в слое - 10 см было 73,9 %, то при минимальной - 82,7 %. На фоне одинарных доз удобрений при отвальной обработке - 76,6 %, при минимальной - 83,5 % и т.д. Следовательно, такое более мощное формирование корневой системы при минимальной обработке почвы происходит под влиянием лучших условий питания в слое 0-10 см. По слою 10 - 20 см по формированию биомассы корней в процентном отношении к общей определенной зависимости от систем обработки и фонов удобрений не наблюдается. При этом необходимо отметить, что происходит резкое уменьшение биомассы корней в этом слое при всех системах обработки почвы и фонах удобрений в последействии: при отвальной - в пределах 4,6 - 5,7 раз, при безотвальной - в пределах 5,4 - 6,8 раз и минимальной - 5,2 - 8,8 раза. В слое почвы 20 - 30 см корней клевера формируется еще меньше. Их доля от общей биомассы составляет всего 3,8 - 10,0 %.
Общая биомасса корней во всем обрабатываем слое - 30 см при безотвальной обработке почвы составляет 600 - 725 г/м , при минимальной -588 - 732 и наименьшая при отвальной - 421 - 545 г/м .
Несколько иная зависимость наблюдается по формированию клубеньков на корнях клевера (табл. 40). Если сравнивать отвальную и минимальную системы обработки почвы по количеству сформировавшихся клубеньков, то наблюдается следующая картина. На фоне 000 и 111 при минимальной обработке почвы общее их количество на корнях клевера составляет 3590 - 3190
СО
оо
со in" го
ON
со"
ON"
ON со
VO CN
oo
C--
#n
CO
CO CO
га
" о я & о и
о о ed
о о
I
о
s
о " о
о в
^1-m
OS
со m
IT) m CN
о о
о чо wo
oo
CN CO in m
ЧО
CN
о ко со
CN ЧО
с-~
CO o vo
CN
со
о о oo
CN
л
I
О о
CN о со
I
о
CN
О CN
I
О о со
I
о
CN
О CN
I
О о
СО
I
о
CN
I
О
О CN
О СО
о
CN
I
О о
CN о со
I
о
CN
О CN
I
О о со
I
о
CN
и
в о
я
н
К га
га
о
га
о
о
" в в
CN CN CN
СО
со со
Й " а м в й
ON СО"
гчо
о о"
CN
о"
CN ОО о"
чо чо"
СО
оо
CN
1П
СО" 00 о, о"
(ч
зВ"
О)
в & о и
сЗ о о ее)
CN
чо
CN
со
ON
If-)
1-4
ЧО
CN
о
vn
о чо о
со
оо
CN oo oo о о чо oo
CO
оо
00 1Г>
VO vn
В Й
о
I
о о
CN о
CO
I
о
CN о
CN о
CO
о
CN
I
о о
CN
I
о о со
I
о о
CN о
СО
о
CN о
CN
I
о о со
о
CN о
CN о со
I
о
CN
N
о СО _
га
и
га
в pq
ю о
W
в в
Сч о о о
Клубеньков по слоям, %
77,4
о
СП
as
77,3
16,2
in
vo"
72,8
20,3
as vo"
76,3
Г-"
VO vo"
64,7
24,9
-3-
о"
75,6
CN
as
CN
in
ов, шт./м
всего в
слое - 30 см
ЗОЮ
3220
2610
3160
2890
2500
N
о ш
Клубеньк
по слоям
2330
о
OS
со
о
as
CN
2490
о
CN Ш
о
CN
1900
о сп ш
о оо
г-1
2410
о ш
о
Г-Н
CN
1870
о
CN
о о со
1890
о
ПОДОБНЫЕ ТЕМЫ