Внутрипольная изменчивость кислотности почвы для дифференцированного внесения мелиорантов

Размещено на http://www.allbest.ru/

Внутрипольная изменчивость кислотности почвы для дифференцированного внесения мелиорантов

Абрамов Н.В.,

Касторнова М.Г.,

Чикишев Д.В.,

Шерстобитов С.В.

Государственный аграрный университет Северного Зауралья

Аннотация

В материалах данной статьи показаны результаты агрохимического обследования полей с применением спутниковых навигационных систем для разработки мероприятий по внесению мелиорантов. Внедрение инновационных технологий в отрасли растениеводства требует повышенного внимания к системе минерального питания сельскохозяйственных культур, а эффективность применения минеральных удобрений зависит от кислотности почвы. Агрохимический анализ почвы показал высокую невыравненность гидролитической кислотности по элементарным участкам полей (от 15,2 до 46,2 %), что свидетельствует о высокой и средней пестроте признака гидролитической кислотности. агрохимический поле мелиорант

Ключевые слова: ДИФФЕРЕНЦИРОВАННОЕ ВНЕСЕНИЕ, СПУТНИКОВЫЕ НАВИГАЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ, КИСЛОТНОСТЬ ПОЧВЫ, ВАРИАБЕЛЬНОСТЬ, ЧЕРНОЗЕМ ВЫЩЕЛОЧЕННЫЙ

Введение

В России из 50 млн. га избыточно кислых почв сильно- и среднекислые занимают от 25 до 35 млн. га, что связано с генетическими особенностями почвенного покрова, с климатом и интенсивностью сельскохозяйственного использования [1, 2]. По данным Н.В. Абрамова, С.Г. Котченко, А.Я Воронина, обследования пашни Тюменской области за последнее десятилетие показали, что почвы имеют слабокислую реакцию среды, кислые почвы занимают около 667,4 тыс. га, или 62,1% от общей площади, из них 13,0% почв - сильнокислых с рН 4,1-4,5 [3-5].

Кислые почвы и их подкисление за счет антропогенного использования были проблемой для земледельцев с момента начала становления интенсивных технологий и по настоящее время. Кислотность почвы отрицательно влияет на рост, развитие и урожайность сельскохозяйственных культур снижаются микробиологическая активность почвы и эффективность применяемых удобрений. Удобрения, в свою очередь, могут изменять реакцию почвенного раствора, подкислять или подщелачивать. К сожалению, на сегодняшний день данному показателю не уделяют должного внимания, зачастую забывают учитывать при формировании системы применения удобрений [6-12].

Прогрессивные технологии в отрасли АПК, высокопроизводительная техника, внедрение цифровых технологий, стремление сельхозтоваропроизводителей повысить эффективность применения минеральных удобрений неизбежно приводят к дифференциации их доз по полям, а внутри поля - по элементарным участкам. В условиях Тюменской области с 2009 года ведутся исследования применения дифференцированного внесения азотных удобрений в режиме off-line при возделывании яровой пшеницы с применением бортового навигационного комплекса "Агронавигатор+" и линейного электроактуатора, отработана технология создания карты задания и калибровки механизма, дозирующего подачу минеральных удобрений [13-16].

Эффективность дифференцированного внесения азотных удобрений в режиме off-line доказана [13, 14], однако вопрос об эффективности применения минеральных удобрений не снят для товаропроизводителей. Из многообразия факторов, влияющих на экономические показатели применения удобрений, существенное значение имеет кислотность почвы. При внесении агрохимикатов с использованием систем спутниковой навигации следует определить интервал внутрипольного изменения рН для целесообразности дифференцированного их внесения по микроучасткам.

Цель исследований - установить уровень вариабельности кислотности почвы по элементарным участкам поля для дифференцированного способа внесения мелиорантов.

Объекты и методы

Объектом исследования является распространенная в северной лесостепи Тюменской области почва - чернозем выщелоченный маломощный тяжелосуглинистый пылевато-иловатый на карбонатном покровном суглинке, как правило, сочетающаяся с серыми лесными и лугово-черноземными почвами [13, 14]. Исследования проводились в Тюменской области, Тюменском районе в учебно-опытном хозяйстве АО ПЗ "УЧХОЗ ГАУ Северного Зауралья" в 2018 и 2019 гг. на поле № 1 площадью 117,6 га и поле № 2 площадью 73,6 га. Выбранные поля были разбиты на 15 элементарных участков с помощью программного продукта Google Earth Pro, или QGIS. Полученные файлы экспортировались в ручной навигатор Garmin GPS map 60 CSx для фиксации маршрута отбора почвенных проб. Отбор почвенных проб проводили по диагонали каждого элементарного участка тростевым буром Осипова, отбирали по 15-20 точечных проб и объединяли в один смешанный образец.

Агрохимические свойства почв определяли стандартными методами, применяемыми в агрохимической службе России: определение pH водной вытяжки - по ГОСТ 26423-85; pH солевой вытяжки - по ГОСТ 26483-85 ЦИНАО; гидролитическая кислотность - по методу Каппена в модификации ЦИНАО ГОСТ 26212-91; определение суммы поглощенных оснований - по методу Каппена ГОСТ 27821-88; степень насыщенности основаниями - расчетным способом; дозу извести рассчитывали широко распространенным методом: по показателям гидролитической кислотности [17, 18].

Статистическую обработку данных проводили с помощью компьютерных программ Excel и Snedecor.

Результаты и их обсуждение

В процессе вегетационного периода происходит выпадение жидких осадков в виде дождя, в результате попадания которых на поверхность почвы происходит растворение минеральных соединений и частично гумусовых веществ, а в некоторых случаях идет также процесс разложения сложных силикатов. Щелочная реакция почв увеличивает растворимость гумусовых веществ, кислая реакция почв повышает растворимость полуторных оксидов [19].

Кислотность почвы в водной вытяжке (актуальная кислотность) составляла на двух исследуемых полях 5,9-7,3 единиц рН. Данный показатель показал высокую выравненность (90,8-98,4 %) по элементарным участкам полей, используемых под дифференцированное внесение минеральных удобрений. Исследуемые поля находятся в интервале кислотности рН 5,0-7,0, эту кислотность имеют выщелоченные черноземы, серые лесные почвы и дерново-подзолистые, которые находятся в почвенных комбинациях почвенного покрова в северной лесостепи Тюменской области [20].

Так как катионы из удобрений (NH4+, K+, Na+) вытесняют водород в раствор, большое значение при внесении в почву больших количеств растворимых минеральных удобрений имеет потенциальная (или скрытая) кислотность, определяемая в солевой вытяжке. Ионы водорода и алюминия, переходя из поглощенного состояния в активную форму, подкисляют почвенный раствор и отрицательно влияют на развитие чувствительных к кислотности растений и почвенных микроорганизмов.

Согласно группировке почв по степени кислотности почвы, определяемой в солевой вытяжке на поле № 1 (2018 г.), слабокислыми были 8 элементарных участков (47,0%) и 7 элементарных участков имели кислотность, близкую к нейтральной (53,0% от их общего количества) (табл. 1). Таким образом, выравненность составила 95,3-98,2 %, и резких переходов из одной группы в другую не было. В 2019 году на поле № 2 на 10 элементарных участках поля (66,7%) почва была близкой к нейтральной, на 2 элементарных участках (13,3%) - средне- и слабокислой, и 1 участок (6,7%) был нейтральным, выравненность потенциальной (рНсол.) кислотности соответствовала 88,9-99,0 %.

Таблица 1. Кислотность почвы в водной и солевой вытяжке при различных способах внесения минеральных удобрений (схема опыта), 2018-2019 гг.

Таким образом, актуальная (рНвод.) кислотность - более стабильный показатель и не является базовым показателем для дифференцированного внесения мелиорантов по элементарным участкам поля. Потенциальная (рНсол.) кислотность дает предпосылки для проведения более детального обследования полей по элементарным участкам поля и корректировки кислотности почвы под сельскохозяйственные культуры.

Гидролитическая кислотность почвы включает все содержащиеся в почве ионы водорода, не только легкоподвижные (обменные), но и менее подвижные, способные к замене на основания лишь при щелочной реакции. Значение её очень важно при решении ряда практических вопросов применения удобрений, а также проведения известкования и внесения фосфоритной муки.

На основании гидролитической кислотности проводится расчет полной дозы. Для вычисления полной дозы извести (в тоннах CaCO3 на 1 га) умножают величину гидролитической кислотности (Нг), выраженную в ммоль/100 грамм почвы, на коэффициент 1,5 [19]:

ДСаСО 3=Нг*1,5 (1)

Агрохимический анализ почвы в 2018-2019 гг. (табл. 2) показывает высокую невыравненность гидролитической кислотности по элементарным участкам полей, которая составляла от 15,2% до 46,2%, что свидетельствует о высокой и средней пестроте Нг. Минимальная гидролитическая кислотность была: в 2018 году - 3,3 ммоль/100 грамм почвы на 15-м элементарном участке, в 2019 году - 1,7 ммоль/100 грамм почвы на 42-м элементарном участке. Максимальная гидролитическая кислотность на 2-х полях составила 6,1 ммоль/100 грамм почвы. Группировка элементарных участков по гидролитической кислотности показала следующее распределение: в 2018 году (поле № 1) в первую группу (более 6,0) вошёл 1 элементарный участок (6,7% от общего количества участков), во вторую (5,1-6,0) - 3 участка (20,0%), в третью (4,1-5,0) и четвертую (3,1-4,0) группы вошли 5 (33,3%) и 6 (40,0%) элементарных участков, соответственно; в 2019 году (поле № 2) в первую и вторую группы попали по одному элементарному участку (6,7%), в четвертую и пятую - по 5 участков (33,3%) и в шестую группу - 3 элементарных участка (20,0%).

На основании полученных результатов произведен расчет нормы извести (СаСО 3): так, в 2018 году на поле № 1 дозы варьировали по элементарным участкам от 5,0 до 9,2 т/га, в 2019 году - от 2,6 до 9,2 т/га, следовательно, внесение средней дозы СаСО 3 по полю может привести к дисбалансу агрохимиката, "недобору" или "перебору", что в дальнейшем может привести к выходу за оптимальный диапазон рН и отразится на продуктивности сельскохозяйственных культур.

Таблица 2. Норма СаСО 3 по элементарным участкам для дифференцированного внесения в режиме off-line, 2018-2019 гг.

Основное требование к внесению и заделке извести - это равномерное распределение по полю (элементарным участкам) и тщательное перемешивание с почвой, так как действие удобрений рассчитано на ряд лет, и всякие огрехи скажутся на снижении их эффективности на последующих культурах.

Таким образом, коэффициент вариации по двум полям был очень высокий: от 15,2 до 46,2 %, пестрота признака - средняя и высокая, что дает основания для проведения известкования с применением спутниковых навигационных систем (дифференцированным способом в режиме off-line).

Сумма поглощенных оснований (Ca, Mg, K, Na, NH4 и другие катионы) по элементарным участкам поля в 2018 году на поле № 1 по всем изучаемым вариантам имела незначительную пестроту признака: от 95,9 до 86,5 %, однако в 2019 году на поле № 2 пестрота признака средняя - 89,2% и значительная - 70,9%, следовательно, данный показатель может применяться для выявления пестроты кислотности почвы.

Однако решающим показателем в установлении необходимости внесения извести считается степень насыщенности основаниями. Степень насыщенности основаниями показывает, какая часть в почвенно-поглощающем комплексе приходится на поглощенные основания и какая - на гидролитическую кислотность. На основании показателей гидролитической кислотности (Нг) и суммы поглощенных оснований (S) определяем степень насыщенности основаниями (V) по формуле:

V=S/Нг+S)*100 (2).

Показатель степени насыщенности основаниями (V) дает возможность решить вопрос о необходимости известкования и возможности фосфоритования почвы. По данным К.К. Гедройца, если почва имеет степень насыщенности основаниями V=71-80, нуждаемость - слабая, при V>80% нуждаемость в известковании отсутствует [6, 19]. По результатам, приведенным в таблице 2, видно, что в 2018 году на поле № 1 и в 2019 году на поле № 2 нуждаемость во внесении извести отсутствует, так как степень насыщенности основаниями более 80,0%, на поле №1 варьирует от 85,8 до 93,0 %, на втором поле - от 85,8 до 96,5 %. Коэффициент вариации - от 1,4 до 4,7 %, следовательно, пестрота признака незначительная.

Выводы

1. Актуальная (рНвод.) кислотность - более стабильный показатель (выравненность по полю составляет 90,8-98,4 %), потенциальная (рНсол.) кислотность также не является основанием для дифференцированного внесения мелиорантов по элементарным участкам поля.

2. Гидролитическая кислотность по элементарным участкам полей варьировала от 1,9 до 6,2, что свидетельствует о высокой и средней пестроте признака гидролитической кислотности. На основании полученных данных произведенный расчет нормы извести (СаСО 3) показал, что в 2018 году на поле №1 дозы по элементарным участкам поля варьировали от 5,0 до 9,2 т/га, а в 2019 году - от 2,6 до 9,2 т/га. Однако степень насыщенности основаниями (V) показывает, что на полях №1 и №2 нуждаемость во внесении извести отсутствует, так как она составляет более 80,0%, на поле №1 варьирует от 85,8 до 93,0 %, на втором поле - от 85,8 до 96,5 %. Коэффициент вариации - от 1,4 до 4,7 %, т.е. пестрота признака незначительная.

3. Использование дифференцированного способа внесения в режиме off-line при составлении проектов по известкованию почв позволит сельхозтоваропроизводителям наиболее экономично и рационально распределить мелиоранты по площади поля.

Список использованных источников

1. Шильников И.А., Сычёв В.Г., Зеленов Н.А., Аканова Н.И., Федотова Л.С. Известкование как фактор урожайности и почвенного плодородия. - М.: ВНИИА. - 2008. -340 с.

2. Окорков В.В. К теории химической мелиорации кислых почв // Агрохимия. - 2019, № 9. - С. 3-17.

3. Котченко С.Г., Абрамов Н.В. Мониторинг состояния плодородия почв Тюменской области // Мир инноваций. - 2015, № 1-4. - С. 100-106.

4. Котченко С.Г., Воронин А.Я. Динамика плодородия пахотных почв Тюменской области // Достижения науки и техники АПК. - 2016, т. 30, № 7. - С. 41-43.

5. Миненко А.К., Безуглов В.Г., Гогмачадзе Г.Д. Обеспеченность почв России основными элементами плодородия // АгроЭкоИнфо. - 2006-2007, № 1. - http://agroecoinfo.narod.ru/journal/STATYI/2007/st_02.doc.

6. Небольсин А.Н., Небольсина З.П. Известкование почв (результаты 50-летних полевых опытов) // Издательство: ГНУ ЛНИИСХ Россельхозакадемии. - 2010. - 241 с.

7. Абрамов Н.В., Абрамова С.В., Ерёмин Д.И. Динамика кислотности выщелоченного чернозема с различным периодом использования в пашне // Вестник Тюменской государственной сельскохозяйственной академии. - 2008, № 1. - С. 9-12.

8. Ерёмин Д.И., Притчина Г.Д. Динамика кислотности чернозема выщелоченного под действием длительного использования органоминеральной системы удобрений в условиях лесостепной зоны Зауралья // Аграрный вестник Урала. - 2012, № 10-1 (102). - С. 4-7.

9. Аканова Н.И., Темников В.Н, Гришин Г.Е., Комарова Н.А., Шафранов О.Д. Вопросы оптимизации кислотности почв и баланс кальция // Нивы Поволжья. - 2011, №1 (18). - С. 1-6.

10. Окорков В.В. Экологическая оптимизация и химические приемы управления кислотностью почв // Известия Оренбургского Государственного аграрного университета. - 2018, № 5. - С. 18-22.

11. Семизоров С.А. Обменная кислотность лугово-черноземной почвы в зависимости от основной обработки и уровня минерального питания // Инновационное развитие современной науки. Сборник статей международной научно-практической конференции. РИЦ БашГАУ. - Уфа. - 2014, часть 8. - С. 78-80.

12. Мудрых Н.М. Оценка плодородия почвы - основа сбалансированности питания растений // АгроЭкоИнфо. - 2018, №3. - http://agroecoinfo.narod.ru/journal/STATYI/2018/3/st_320.doc.

13. Шерстобитов С.В. Дифференцированное внесение азотных удобрений с использованием систем спутниковой навигации. Автореферат дис. ... кандидата сельскохозяйственных наук // Всерос. науч.-исслед. ин-т агрохимии им. Д.Н. Прянишникова РАСХН. - Москва. - 2015. - 22 с.

14. Шерстобитов С.В. Дифференцированное внесение азотных удобрений с использованием систем спутниковой навигации. Диссертация на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук по специальности 06.01.04 - Агрохимия // Всероссийский научно-исследовательский институт агрохимии им. Д.Н. Прянишникова РАСХН. - Москва. - 2015. - 205 с.

15. Абрамов Н.В., Семизоров С.А., Абрамов О.Н., Шерстобитов С.В. Точное земледелие в системе ресурсосберегающих технологий возделывания зерновых // Геоинформационные технологии в сельском хозяйстве. Материалы международной научно-практической конференции. - Оренбург. - 2013. - С. 30-40.

16. Абрамов Н.В., Семизоров С.А., Абрамов О.Н., Устинов Н.Н. Агроэкономическая эффективность при использовании элементов точного земледелия // Агроснабженческий журнал "Нивы Зауралья". - Тюмень. - 2010, № 8 (76). - С.25-27.

17. Методические указания по проведению комплексного мониторинга плодородия земель сельскохозяйственного назначения. - М.: ФГНУ "Росинформагротех". - 2003. - С. 180-189.

18. Небольсин А.Н., Небольсина З.П. Определение оптимальных доз извести по комплексу показателей // Агрохимия. - 1997, № 9. - С. 29-33.

19. Ключковский В.М., Петербурский А.В. Агрохимия. - М.: Колос. - 1964. - 527 с.

20. Каретин Л.Н. Почвы Тюменской области // Новосибирск: Наука. - 1990. - 286 с.

Цитирование:

Абрамов Н.В., Касторнова М.Г., Чикишев Д.В., Шерстобитов С.В. Внутрипольная изменчивость кислотности почвы для дифференцированного внесения мелиорантов // АгроЭкоИнфо. - 2019, №4. - http://agroecoinfo.narod.ru/journal/STATYI/2019/4/st_407.doc.

Размещено на Allbest.ru