Dynamics of the content of mineral elements and effective fertility of alluvial meadow soil in vegetable crop rotation

Full Text

ВВЕДЕНИЕ

Морковь, свекла столовая и капуста поздняя являются важными овощными культурами, имеющими большую питательную и пищевую ценность. В условиях центральных районов Нечерноземной зоны России, на орошаемых пойменных и торфяных почвах имеются наиболее благоприятные условия для получения высоких урожаев данных культур.

Продовольственная безопасность и экологическая устойчивость сельскохозяйственных систем требует комплексного подхода к управлению плодородием почв. При увеличении объемов производства сельскохозяйственной продукции необходимо сводить к минимуму извлечение запасов питательных веществ из почвы, не допускать ухудшения ее физических и химических свойств, деградации земель и в том числе эрозии почв.

Плодородие почвы – это ее базовая способность обеспечивать для растений «среду обитания», удовлетворять их потребности в воде, воздухе, тепле, питательных веществах в нужных количествах в течение длительного периода времени и в конечном счете определять получение устойчивых и стабильных урожаев высокого качества.

Различают естественное, потенциальное и эффективное плодородие почвы. Естественное плодородие присуще каждой почве, оно обусловлено процессами почвообразования, минерализации и иммобилизации питательных элементов в ней и определяется мощностью гумусового горизонта, содержанием гумуса, запасами питательных веществ, интенсивностью микробиологических процессов, а также естественным водным, воздушным и тепловым режимами. Потенциальное плодородие определяется суммой свойств, приобретенных почвой в процессе почвообразования и свойств, созданных человеком в процессе ее окультуривания. Эффективное плодородие почвы, использование элементов плодородия растениями в данном году, зависит от способа использования почвы (обработки, применения удобрений, мелиорации, возделываемых растений и др.) и оценивается получаемой продуктивностью сельскохозяйственных культур. При большом потенциальном плодородии почвы эффективное может быть небольшим и, наоборот, при соответствующем уровне агротехники можно обеспечить высокое эффективное плодородие – высокий урожай на почвах с невысоким естественным плодородием. В то же время, чем выше естественное плодородие почв, тем меньше риск снижения урожая при экстремальных погодных условиях и неблагоприятном антропогенном воздействии и больше эффективность всех систем земледелия.

Урожайность сельскохозяйственных культур зависит от свойств почвы примерно на 1/3. Другими определяющими урожай факторами являются климатические условия и системы земледелия, главным образом внесение минеральных и органических удобрений. Антропогенное воздействие на почвы должно быть сбалансированным по агроэкологическим параметрам и способствовать не истощению их, а, как минимум, воспроизводству плодородия [1, 2]. При сложившейся системе землепользования длительное воздействие комплекса агротехнических мероприятий (определенной системы удобрения, обработки почвы, орошения и т. п.) может оказывать стабильное (устойчивое) влияние на агрохимический статус почв (т. е. на ее потенциальные свойства поддерживать определенный уровень и соотношение питательных веществ).

Цель работы – определение динамики содержания минеральных элементов питания растений (азота, фосфора и калия) в течение вегетационного периода в овощном севообороте морковь – свекла столовая –капуста белокочанная при разных системах удобрения культур (минеральной, органической, органо-минеральной) и оценить эффективное плодородие почвы в сравнении с потенциальным в условиях опыта, а также определить наиболее эффективную систему удобрения не только для получения наивысших урожаев, но и для сохранения и приумножения потенциального плодородия аллювиальной луговой почвы.

МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЯ

Исследование проводили в 2015–2019 гг. в Раменском р-не Московской обл. на аллювиальной луговой почве центральной поймы р. Москвы. Среднесуглинистая почва участка благоприятна для выращивания столовых корнеплодов и белокочанной капусты по агрохимическим показателям: рН_KCl 6.2–6.5, содержание гумуса – 2.9–3.1%, гидролизуемого азота – 80–110 (по Корнфилду), подвижного фосфора – 220–280 (по Чирикову), подвижного калия – 100–140 мг/кг (по Чирикову).

Погодные условия вегетационного периода (май–сентябрь) ряда лет исследования характеризовались значительными различиями в количестве осадков и температуры воздуха (табл. 1).

Таблица 1. Погодные условия вегетационных периодов при выращивании столовых корнеплодов и капусты поздней (2015–2019 гг.)

2015 и 2018 гг. можно охарактеризовать как сухие (ГТК = 0.73–0.81), 2016, 2017 и 2019 гг. – как влажные (ГТК = 1.17–1.91). В среднем за годы исследования сумма температур вегетационного периода (май–сентябрь) превышала среднемноголетнюю норму при выращивании столовых корнеплодов и капусты поздней на 339–404 ^оC (с изменениями по годам от 97.8 до 609.4 °C), а количество осадков было на уровне среднемноголетней нормы (97.6 – 108%).

Агротехника – общепринятая. Посев столовых корнеплодов осуществляли в 3-й декаде мая в гребни высотой 15 см с нормой 900 тыс. шт./га для моркови и 450 тыс. шт./га для свеклы. Высадку 40-суточной рассады капусты поздней проводили в 1-й декаде июня по схеме 70 × 40 см с расчетной густотой 35–36 тыс. шт./га. В течение вегетации проводили 2–3 междурядные обработки культиватором и 3–4 ручные прополки. Полив дождеванием применяли только при выращивании капусты (7–10 раз в сезон нормой 200–300 м³/га). Учет урожая осуществляли в 3-й декаде сентября, с разделением продукции на стандартную и нестандартную фракции.

Исследования вели в овощном севообороте с чередованием культур: морковь (2015–2017 гг.) – свекла столовая (2016–2018 гг.) – капуста поздняя (2017–2019 гг.) с применением минеральной, органической и органо-минеральной систем удобрения.

В качестве факторов почвенного плодородия изучали следующие элементы минерального питания: содержание нитратного азота, подвижных фосфора и калия. Контролем служили варианты без внесения удобрений, характеризующие потенциальное плодородие почвы в опыте.

Минеральная система удобрения включала в себя следующие варианты:

1 – рекомендованная доза NPK на получение урожая корнеплодов 60 т/га (N90P60K180 для моркови и N150P60K210 для свеклы) и 80 т/га для капусты поздней (N140P60K220). В основное внесение использовали азофоску – 16% д. в., аммиачную селитру – 34% N, хлористый калий – 60% K₂О; 2–1/2 рекомендованной дозы (½ NPK); 3–1/2 рекомендованной дозы (½ NPK) + корневая подкормка растений в зависимости от анализа почвы в фазе начала образования корнеплодов и кочанов капусты; 4–1/2 рекомендованной дозы (½ NPK) + корневая подкормка растений в зависимости от анализа черешка листа; 5–1½ рекомендованной дозы (1½ NPK) для капусты поздней; 6 – двойная рекомендованная доза (2 NPK) для капусты поздней.

Органическая система удобрения была представлена вариантами с внесением биокомпоста дозой 3 т/га под морковь и 5 т/га под свеклу и капусту; доза его была выровнена по азоту, внесенному в почву на делянках с рекомендованной дозой NPK. Учитывая среднее содержание в биокомпосте N – 3, P₂O₅–2, K₂O – 2%, было внесено: под морковь – 90 кг азота, по 60 кг/га фосфора и калия; под свеклу и капусту – по 150 кг азота и по 100 кг фосфора и калия.

Органо-минеральная система была представлена вариантами с внесением рекомендованных доз NPK совместно с биокомпостом. Биокомпост должен был обогатить почву органическим веществом (содержал ≈30% органического углерода) и полезной микрофлорой, а NPK – компенсировать нехватку питательных веществ для роста и развития растений.

Основное внесение минеральных и органических удобрений осуществляли весной (2-я декада мая) под фрезерование с одновременной нарезкой гребней культиватором-гребнеобразователем. Корневые подкормки проводили в период начала образования корнеплодов и кочанов (1–2-я декады июля) в междурядья. Суммарная в севообороте доза подкормки в зависимости от анализа черешка листа составила N65K20, анализа почвы – N135K125. Исследования, анализы и обработка результатов опытов проведены в соответствии с общепринятыми методиками [3–5].

РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ

Почвы Нечерноземной зоны существенно отличаются между собой по содержанию и динамике питательных элементов [6]. Многочисленные исследования показали, что аллювиальные луговые среднесуглинистые почвы обладают хорошим потенциальным плодородием, а системы удобрения по-разному воздействуют на их питательный режим [7–9].

В течение вегетационного периода, ежемесячно в пахотном горизонте почвы (0–25 см) опытного участка определяли содержание нитратного азота, подвижных фосфора и калия (табл. 2–4).

Таблица 2. Потенциальное и эффективное плодородие почвы (слой 0–25 см) в зависимости от содержания нитратного азота при применении систем удобрения в овощном севообороте (2015–2019 гг.)

Таблица 3. Потенциальное и эффективное плодородие почвы (слой 0–25 см) в зависимости от содержания подвижного фосфора (по методу Чирикова) при применении систем удобрения в овощном севообороте (2015–2019 гг.)

Таблица 4. Потенциальное и эффективное плодородие почвы (слой 0–25 см) в зависимости от содержания подвижного калия (по методу Чирикова) при приме�