В последнее десятилетие проявляется тенденция существенного роста применения минеральных удобрений в Российской Федерации. За период с 2006 по 2011 г. оно увеличилось с 1,5 до 2,44 млн тонн, а на 1 га посевов с 19,5 до 31,9 кг/га. Однако внесение органических удобрений остаётся на очень низком уровне. Даже с учетом возврата NРК в почву с растительными остатками дефицит баланса питательных веществ в земледелии страны в среднем за эти годы составил 53,6% [7]. Поэтому актуальным остаётся использование местных агроруд в качестве удобрений и мелиорантов почв. В Ростовской области имеется положительный опыт применения бентонитовой глины на чернозёме обыкновенном под зерновое сорго [1], на чернозёме южном под кукурузу [2] и на тёмно-каштановой почве под озимую пшеницу [6]. Значительное улучшение ряда важных почвенных характеристик под влиянием бентонита способствовало существенному повышению урожайности и улучшению качества этих культур. Опытов по применению бентонита под подсолнечник в регионе ранее не проводилось.
Цель настоящей работы - изучение влияния бентонитовой глины, минеральных удобрений и их сочетаний на плодородие чернозёма южного и урожайность подсолнечника.
Методы исследования. Исследования проводили в 2008-2010 гг. в полевом севообороте СПК «Мир» Чертковского района Ростовской области. Объектами исследований были бентонитовая глина (БГ) Тарасовского месторождения, почва - чернозем южный, растения районированного простого среднераннего гибрида подсолнечника Бизон. Предшественник подсолнечника – яровой ячмень. Технология возделывания культуры – общепринятая для зоны.
В опыте использовались бентонитовая глина киевской свиты участка Некрыловский (Восточный) Тарасовского месторождения, имеющая следующий состав: вода - 5,62; SiО2 - 69,34; Al2O3 - 13,32; ТiО2 - 0,70; Fe2O3 - 5,07; FeO - 0,15; СаО - 1,82; MgO - 1,42; MnO - 0,03; K2О - 1,41; Na2O - 0,37; SO3 - 0,42; ZnO - 0,003%, pHвод. - 7,80. Площадь делянки 25 м2, повторность опыта трехкратная. Бентонитовую глину, аммофос и хлористый калий вносили под зяблевую вспашку, аммиачную селитру, а также бентонитовую глину - весной под предпосевную культивацию. Закладку опытов, проведение наблюдений и учёт в течение вегетации осуществляли согласно методике опытов с удобрениями [8].
Исследования проводили полевым и лабораторным методами с использованием следующих методик: отбор проб почвы - ГОСТ-28168-89; общие требования к проведению анализов - ГОСТ-29269-91; гумус – ГОСТ-26213-91; нитратный азот в почве - ГОСТ-26951-86; подвижные формы фосфора и калия в почве по методу Мачигина - ГОСТ 26205-91; ёмкость катионного обмена почв (ЁКО) – ГОСТ-17.4.4.01-84; влажность почвы - ГОСТ-28268-89; математическую обработку полученных результатов выполняли путем дисперсионного и корреляционного анализов.
Почва участка представлена черноземом южным среднемощным тяжело- и среднесуглинистым на желто-бурых глинах и суглинках. Мощность гумусового горизонта в среднем 45–48 см. Гумуса в слое почвы 0-20 см содержится 2,84–3,32%, слое 20-40 см – 2,88-3,24%. Содержание подвижного фосфора в слое 0–20 см 13,6-25,4, подвижного калия – 300-450 мг/кг почвы. Почва характеризуется высокой ёмкостью поглощения - в 37-44 мг-экв 100 г почвы. В составе поглощенных оснований преобладает Са – 88% от суммы, Mg содержится 11%. Реакция почвенного раствора слабощелочная – рН 7,5–7,8.
Климат в зоне проведения исследований континентальный с неустойчивым увлажнением. Среднегодовое количество осадков, по данным Чертковской метеостанции, 442 мм. Погодные условия в годы проведения исследований существенно отличались, особенно в течение периода активной вегетации подсолнечника – июнь-август. В 2008 г. условия были благоприятными, увлажнение и температурный режим близки к норме. В 2009 г. за летние месяцы выпало 8 мм осадков при норме 142, а температура была на 1,3 °С выше нормы. В 2010 г. сумма осадков составила 55,1 мм, а средняя температура составила 25,6 °С при норме 20,4 °С. Крайняя засушливость периода вегетации подсолнечника в последние 2 года вызвала очень большой недобор урожая.
Результаты и их обсуждение. Запас продуктивной влаги в метровом слое почвы к посеву подсолнечника в варианте с применением бентонита осенью в дозе 10 т/га в разные годы был выше, чем на контроле, на 3,0-6,2 мм. Преимущество сохранялось до конца вегетации. Это свидетельствует об увеличении водоудерживающей способности почвы под действием бентонита. В целом за вегетацию подсолнечника в среднем за 2008-2010 гг. запас продуктивной влаги в метровом слое почвы на контроле составил 84,0, в варианте БГ 10 т/га – 87,2, в варианте БГ 10 т/га + N30Р30 – 86,9 мм.
Перед посевом подсолнечника в слое почвы 0-40 см в 2008 г. содержалось 53,3, в 2009 г. – 73,4, в 2010 г. – 33,0 кг/га нитратного азота. При внесении бентонита осенью в дозе 5 т/га оно повышалось в разные годы на 3,8–20,1; 10 т/га – на 8,0-20,1; 15 т/га – на 8,3-25,7 кг/га. В варианте с весенним внесением бентонита в дозе 10 т/га увеличение было в пределах 4,7–15,1 кг/га и в среднем меньше, чем от осеннего применения такой же дозы, на 3,5 кг/га. В целом за вегетацию подсолнечника в среднем за 2008–2010 гг. на варианте с дозой бентонита 5 т/га увеличение запаса N-NО3 в слое почвы 0-40 см по сравнению с контролем составило 7,9; 10 т/га – 11,2 кг/га. При дальнейшем повышении дозы изменения незначительны.
Обеспеченность подвижным фосфором в слое почвы 0-20 см к посеву подсолнечника в 2009 г. была низкой – 13,6, а в 2008 и 2010 гг. – средней – 20,1 и 25,4 мг/кг почвы. Внесение бентонита осенью в дозе 5 т/га способствовало поднятию фосфатного уровня почвы в разные годы на 1,7–8,2; в дозе 10 т/га – на 3,7-9,6, в дозе 15 т/га – на 2,8-7,3 мг/кг почвы. Эффект от применения бентонита весной был значительно слабее – 1,6–3,1мг/кг почвы. В течение вегетации подсолнечника обеспеченность почвы подвижным фосфором снижалась во все годы очень резко – вдвое и больше, но абсолютные различия между вариантами сохранялись, а под действием бентонита, внесённого весной, даже увеличивались.
Поскольку в составе бентонитовой глины нет фосфора, её влияние на фосфатный режим почвы является косвенным. Бентонит содержит около 70% окиси кремния. В результате реакции замещения фосфат-ионов силикат-ионами из труднорастворимых фосфатов кальция и других катионов в почве увеличивается количество подвижных фосфатов. Повышение концентрации монокремниевой кислоты в почвенном растворе коррелирует с увеличением концентрации водорастворимого фосфора в почве. Коэффициент корреляции для различных почв находится в пределах 0,67-0,81 [3].
Анализ данных в целом за вегетацию подсолнечника в среднем за 2008-2010 гг. показывает, что бентонит в дозе 5 т/га способствовал увеличению содержания подвижного фосфора в слое почвы 0-20 см на 5,5 мг/кг почвы. Эффект от повышения дозы до 10 т/га заметно меньше, а при дальнейшем увеличении дозы фосфатный уровень почвы не изменялся. Это можно объяснить высоким содержанием в бентоните кальция и железа – 1,82% СаО и 5,07% Fe2O3, которые усиливают обратный процесс - ретроградации фосфатов. Данная тенденция при внесении больших доз, по-видимому, становится доминирующей.
Содержание подвижного калия в слое почвы 0-20 см в 2009 г. - 300 мг/кг почвы - свидетельствует о средней, а в 2008 (448 мг/кг) и в 2010 гг. (450 мг/кг) - о высокой обеспеченности. В бентоните достаточно большая концентрация калия – 1,41% К2О, поэтому при его внесении происходило существенное повышение содержания подвижного калия в почве. Хорошо заметно увеличение количества калия в почве при повышении дозы агроминерала до 10 т/га. К концу вегетации общий уровень содержания подвижного калия в почве существенно снижался – в 2008 и 2010 гг. более чем на 100 мг/кг почвы, но различия между вариантами сохранялись.
Урожайность семян подсолнечника в разные годы существенно различалась. В острозасушливые она была очень низкой – в контроле в пределах 0,91-0,93, а в благоприятный по увлажнению – 2,31 т/га (табл. 1).
Таблица 1 - Влияние бентонитовой глины и минеральных удобрений на урожайность подсолнечника, т/га
|
Вариант |
2008 г. |
2009 г. |
2010 г. |
Среднее за 2008-2010 гг. |
||
|
урожайность |
прибавка к контролю |
|||||
|
т/га |
% |
|||||
|
1. Контроль |
2,31 |
0,93 |
0,91 |
1,38 |
- |
- |
|
2. Бг - 5 т/га |
2,52 |
1,21 |
1,01 |
1,58 |
0,20 |
14,5 |
|
3. Бг - 10 т/га |
2,65 |
1,28 |
1,10 |
1,68 |
0,30 |
21,7 |
|
4. Бг - 15 т/га |
2,73 |
1,40 |
0,90 |
1,68 |
0,30 |
21,7 |
|
5. Бг - 5 т/га (вес) |
2,53 |
1,01 |
0,98 |
1,51 |
0,13 |
9,4 |
|
6. Бг - 10 т/га (вес) |
2,67 |
1,08 |
1,00 |
1,58 |
0,20 |
14,5 |
|
7. Бг - 15 т/га (вес) |
2,49 |
1,18 |
0,99 |
1,55 |
0,17 |
12,3 |
|
8. Бг - 10 т/га + N30Р30 |
2,92 |
1,21 |
1,35 |
1,83 |
0,45 |
32,6 |
|
9. Бг - 10 т/га + N60Р60 |
3,05 |
1,20 |
1,30 |
1,85 |
0,47 |
34,1 |
|
10. N60Р60 |
2,85 |
1,18 |
1,21 |
1,75 |
0,37 |
26,8 |
|
11. N60Р60К60 |
2,92 |
1,34 |
1,23 |
1,83 |
0,45 |
32,6 |
|
НСР095 |
0,13 |
0,12 |
0,08 |
0,10 |
- |
- |
Применение бентонитовой глины осенью в дозе 5 т/га вызвало повышение урожайности в среднем за 2008-2010 гг. на 14,5%. Эффект увеличивался при повышении дозы до 10 т/га. Действие бентонита, вносимого весной, было слабее из-за короткого промежутка времени взаимодействия с почвой. Существенные изменения урожайности произошли при внесении минеральных удобрений в дозе N30Р30 на фоне оптимальной дозы бентонита. Прибавка урожайности увеличивалась до 32,6%. Повышение дозы NР практически не изменяло её. Минеральные удобрения, вносимые без бентонита, также способствовали существенному повышению продуктивности посевов. Максимальный результат получен от полного удобрения в дозе N60Р60К60.
Однако анализ изменений урожайности под действием каждого фактора в каждый год исследований показывает их очень высокую вариабельность (рис. 1). Стабильным был только эффект от повышения дозы бентонита с 5 до 10 т/га при осеннем внесении. Сопоставление полученных результатов с показателями обеспеченности почвы доступными формами основных элементов питания почвы позволяет сделать следующие выводы.
При низком содержании подвижного фосфора в почве в 2009 г. (13,6 мг/кг почвы) было целесообразным увеличение дозы бентонита до 15 т/га, в 2008 г. при 20 мг/кг эффект слабый, а в 2010 г. при 25 мг/кг – нулевой. Применение оптимальной дозы бентонита 10 т/га весной во все годы даёт достоверную прибавку урожая, но только во влажный год она такая же по величине, как при осеннем применении, а в засушливые годы - в два с лишним раза меньше.
На фоне достаточно высокой обеспеченности подсолнечника в 2009 г. почвенным нитратным азотом к началу вегетации - 73,4 кг/га, добавление минеральных удобрений к бентониту вызывало небольшую тенденцию снижения урожайности. В другие годы при более низком содержании N-NО3 в почве эффект был положительным, особенно в 2010 г. В варианте БГ 10 т/га + N30Р30 в этом году получен очень высокий для засушливых условий прирост урожайности в абсолютном и особенно в относительном выражении. Причина заключается в большой несбалансированности питания подсолнечника. На фоне 10 т/га бентонита в почве содержалось 30 мг/кг почвы подвижного фосфора, более 500 мг/кг почвы подвижного калия и лишь 33 кг/га нитратного азота. Увеличение дозы минеральных удобрений до N60Р60 было нецелесообразным и в этот год.
Применение минеральных удобрений в дозе N60Р60 на естественном фоне обеспечило существенное повышение урожайности подсолнечника во все годы исследований, а добавление калия было эффективным только в 2009 при самой низкой, в 1,5 раза меньшей, чем в другие годы, обеспеченности почвы подвижным калием.
Приведённый анализ свидетельствует о необходимости дифференцировать предложения по применению бентонита и минеральных удобрений под подсолнечник на чернозёме южном в зависимости от обеспеченности почвы элементами питания в каждый год.
Рис. 1. Зависимость абсолютных (т/га) и относительных (%) изменений урожайности подсолнечника, вызванных применением бентонита и минеральных удобрений, от обеспеченности почвы элементами питания к началу вегетации.
Внесение бентонита осенью способствовало повышению масличности семян подсолнечника, но незначительно – с 39,5 до 40,3-40,7%. При весеннем внесении агроминерала она не изменялась. Минеральные удобрения вызвали некоторое уменьшение процента жира в семенах, особенно при увеличении дозы до 60 кг/га. Эта тенденция сильнее проявлялась в 2009 г. при существенном преобладании в питательной среде азота над фосфором. В таких условиях содержание сахаров, из которых образуются составные части жира - глицерин и жирные кислоты, снижается вследствие повышенного расхода их на синтез белков [4]. Особенно заметно снижение содержания жира в семенах под влиянием азотных удобрений в условиях недостаточного увлажнения [5]. Именно такая совокупность условий имела место в 2009 г.
Во влиянии бентонита и минеральных удобрений на сбор жира с га отмечены те же закономерности, что и в действии на урожайность. Оптимальная доза бентонита 10 т/га. Этот показатель существенно увеличился от внесения на фоне бентонита N30Р30. Максимальный эффект от минеральных удобрений получен на варианте N60Р60К60, но он значительно ниже, чем при внесении бентонита в сочетании с N30Р30.
Заключение. Применение бентонитовой глины под подсолнечник на чернозёме южном способствует улучшению обеспеченности почвы продуктивной влагой, а также доступными формами азота, фосфора и калия. Оптимальная доза бентонита, вносимого осенью под вспашку, – 10 т/га. Прибавка урожайности семян подсолнечника составила 21,7, а сбора жира с 1 га – 22,7%. Эффект от весеннего применения агроминерала значительно ниже. Существенное увеличение урожайности обеспечило применение на фоне бентонита минеральных удобрений в дозе N30Р30. Достоверно повысилась урожайность подсолнечника и при внесении только минеральных удобрений.
Эффект от применения бентонита и удобрений в разные годы существенно различался, а иногда был прямо противоположным. Сопоставление изменений урожайности с обеспеченностью почвы доступными формами питательных веществ в почве позволяет дифференцировать предложения по их использованию.
При наличии в почве менее 15 мг/кг подвижного фосфора дозу бентонитовой глины можно увеличить до 15 т/га, при большем содержании следует ограничиться 10 т/га. Внесение под предпосевную культивацию минеральных удобрений в дозе N30Р30 на фоне 10 т/га бентонита целесообразно при содержании N-NО3 в верхнем 40-сантиметровом слое почвы не более 60 кг/га. Применение полного минерального удобрения в дозе N60Р60К60 оправданно при содержании подвижного калия в почве менее 350 мг/кг почвы, при более высокой обеспеченности эффективно внесение N60Р60.
Рецензенты:
Назаренко О.Г., д.б.н., профессор, директор Федерального государственного бюджетного учреждения «Государственный центр агрохимической службы «Ростовский», Ростовская область, п. Рассвет;
Новиков А.А., д.с.-х.н., профессор кафедры кадастра и мониторинга земель Новочеркасского инженерно-мелиоративного института имени А.К. Кортунова ФГБОУ ВПО «ДГАУ МСХ РФ», г. Новочеркасск.
Библиографическая ссылка
Агафонов Е.В., Мажуга Г.Е., Горячев В.П. ПРИМЕНЕНИЕ БЕНТОНИТА И МИНЕРАЛЬНЫХ УДОБРЕНИЙ ПОД ПОДСОЛНЕЧНИК НА ЧЕРНОЗЁМЕ ЮЖНОМ // Современные проблемы науки и образования. – 2015. – № 1-1. ;URL: https://science-education.ru/ru/article/view?id=17303 (дата обращения: 13.09.2024).