Содержание подвижных форм фосфора в черноземах обыкновенных Ростовской области и эффективность использования фосфора из удобрений растениями кукурузы

Адекватная оценка обеспеченности почв доступными формами элементов питания растений имеет огромное значение для выработки наиболее оптимальной системы применения удобрений и получения максимальной экономической отдачи. В мировой практике для диагностики обеспеченности карбонатных почв, особенно содержащих более 2% СаСO₃, подвижными формами фосфора широко используется метод Олсена (0.5 M NaHCO₃, pH = 8.5) (Recommended chemical soil test procedure …, 1998). В этой связи нами было проведено сравнение данного метода с методом Мачигина (1%-ый раствор (NH₄)₂CO₃, pH = 9.0), общепринятого для карбонатных почв в России.
Почвы в наших исследованиях – черноземы обыкновенные со слабощелочной реакцией среды (рН_Н2О = 7.6-7.9) и низким содержанием гумуса (3.0-3.2%). Было проанализировано 27 почвенных образцов, отобранных осенью 2012 г. с площади 39 га в фермерском хозяйстве (ИП Тюрин М.Н., глава КФХ) в Егорлыкском районе Ростовской области. Кроме того, аналогичная работа была проведена и на базе стационарного полевого опыта, который проводится на Целинском ГСУ в Целинском районе в севообороте кукуруза – соя. Опыт повторялся в пространстве и ежегодно включал два экспериментальных участка – под кукурузой и соей. В опыте сравнивались две системы применения удобрений, а именно: практика хозяйств – средние дозы минеральных удобрений, применяемые в хозяйствах района, и экологическая интенсификация. Кроме того, изучалось действие азотных удобрений при использовании данных агротехнологий. Условия проведения данного опыта были более детально описаны ранее (Носов и др., 2014). Почвенные образцы отбирались весной до внесения удобрений. Таким образом, в общей сложности за 3 года (2012-2014 гг.) с учетом 4-х повторностей было отобрано и проанализировано 96 почвенных образцов (смешанный образец с делянки при отборе из 5-ти точек).
Как видно из рис. 1, при использовании метода Мачигина из почвы в целом извлекается меньшее количество фосфора по сравнению с методом Олсена, но между полученными с помощью данных экстрагентов значениями прослеживается тесная корреляционная связь. При этом результаты анализа почвенных образцов, отобранных в соседних районах области, по-видимому, можно рассматривать в рамках одной совокупности.



Использование описательного метода, заключающегося в расчете разности между двумя измерениями, средней величины и стандартного отклонения разности (Бирюкова и др., 2014), ранее позволило сделать вывод о систематическом расхождении результатов для двух методов определения содержания подвижного фосфора в почве стационарного опыта, как с вероятностью 0.95, так и 0.99. При более низком содержании фосфора в почве оба метода дают близкие значения, а при более высоком – расхождения возрастают.
Для изучения отзывчивости кукурузы на внесение в почву отдельных элементов питания в Целинском районе в типичном севообороте в течение 4-х лет были дополнительно проведены однолетние полевые опыты с кукурузой. Схема опытов включала варианты с внесением и без внесения фосфорных удобрений – N100P80К60 и N100К60 соответственно. Удобрения вносились под предпосевную культивацию. Изучались несколько повышенные дозы элементов питания, чтобы исключить их недостаток у растений. Проводилась также обработка семян сульфатом цинка.
Содержание подвижных форм фосфора в слое почвы 0-20 см перед закладкой опытов находилось в довольно узком диапазоне, а именно: 22.0-24.4 мг Р₂О₅/кг почвы – по методу Мачигина и 36.8-40.5 мг Р₂О₅/кг почвы – по методу Олсена. За счет применения фосфорных удобрений урожайность зерна кукурузы в среднем за годы исследований повышалась на 6% (рис. 2). Максимальная прибавка урожайности от фосфора в 13% была получена в наиболее благоприятном 2011 г., когда продуктивность культуры была максимальной.



Для однолетних опытов был рассчитан ряд показателей, используемых для оценки эффективности использования фосфора из удобрений растениями кукурузы, а также коэффициенты вариации данных показателей. Под агрономической эффективностью применения фосфорных удобрений понималась окупаемость фосфора прибавкой урожая зерна кукурузы:где: АЭ – агрономическая эффективность применения фосфорных удобрений (кг зерна/кг P₂O₅); У – урожайность зерна в варианте с внесением фосфорных удобрений (т/га); У₀ – урожайность зерна в варианте без внесения фосфорных удобрений (т/га); Д – доза фосфорных удобрений (кг P₂O₅/га).
Коэффициент использования фосфора из удобрений растениями рассчитывался разностным способом по следующей формуле:где: КИУ – коэффициент использования фосфора из удобрений растениями (%); В – вынос фосфора надземной биомассой растений в варианте с внесением фосфорных удобрений (кг P₂O₅/га); В0 – вынос фосфора надземной биомассой растений в варианте без внесения фосфорных удобрений (кг P₂O₅/га); Д – доза фосфорных удобрений (кг P₂O₅/га).
Так называемый балансовый коэффициент использования элемента питания из удобрений и почвы растениями рассчитывался по формуле, представленной ниже:где: БКИУП – балансовый коэффициент использования фосфора из удобрений и почвы растениями (%); В – вынос фосфора зерном в варианте с внесением фосфорных удобрений (кг P₂O₅/га); Д – доза фосфорных удобрений (кг P₂O₅/га).
Агрономическая эффективность (АЭ) применения фосфорных удобрений в среднем за 4 года составила 5.4 кг зерна/кг P₂O₅ (табл. 1). Это относительно высокий показатель с учетом того, что в опытах вносились повышенные дозы фосфора. Условная граница рентабельности, согласно нашим оценкам, составляет 4.4 кг зерна/кг P₂O₅. Расчет в данном случае проводился без учета затрат на внесение удобрений в почву, а также уборку и доработку прибавки урожая. При оптимизации дозы фосфора (исходя из изучения отзывчивости растений на внесение возрастающих доз), безусловно, можно ожидать гораздо большую отдачу от применения фосфорных удобрений. Следует отметить, что для агрономической эффективности применения фосфорных удобрений было характерно очень сильное варьирование, о чем свидетельствуют высокие значения коэффициента вариации (CV).



Как отмечается в ряде работ (Johnston с соавт., 2009; Johnston с соавт., 2014), показатель КИУ, рассчитанный с учетом прямого действия фосфора на зерновых культурах, как правило, имеет очень низкие значения. В связи с этим, эффективность использования фосфора из удобрений растениями в севообороте можно ошибочно интерпретировать, как невысокую. Исходя из последействия фосфорных удобрений, в практических целях указанными авторами предложено применять балансовый коэффициент использования фосфора из удобрений и почвы (БКИУП), который отражает использование растениями ранее накопленных почвенных запасов фосфора. Однако в наших опытах показатель КИУ имел достаточно высокие значения (81% в среднем за 4 года исследований), и был ненамного меньше БКИУП (88%). Это свидетельствует о высоком использовании фосфора из удобрений растениями кукурузы непосредственно в год внесения удобрений на черноземе обыкновенном со средней обеспеченностью подвижными формами фосфора (по Мачигину).
В заключении следует отметить, что общепринятый для карбонатных почв метод для определения содержания подвижных форм фосфора вполне адекватно характеризует условия питания растений фосфором в изученных почвах. Полученные результаты свидетельствуют о том, что оптимизация минерального питания кукурузы при выращивании в относительно засушливых почвенно-климатических условиях региона способствует существенному повышению ее продуктивности. При этом наблюдается высокая эффективность использования фосфора из внесенных удобрений растениями кукурузы.

Носов В.В. – региональный директор по Югу и Востоку России Международного института питания растений, кандидат биологических наук; e-mail: vnosov@ipni.net.

Бирюкова О.А. – доцент кафедры почвоведения и оценки земельных ресурсов Южного федерального университета, доктор сельскохозяйственных наук; e-mail: olga_alexan@mail.ru.

Божков Д.В. – аспирант кафедры почвоведения и оценки земельных ресурсов Южного федерального университета.

Литература

Recommended chemical soil test procedure for the North Central region. North Central Regional Research Publication No. 221 (Revised). Missouri Agricultural Experiment Station SB 1001. Revised January 1998. 73 p.

Носов В.В., Бирюкова О.А., Купров А.В. и Божков Д.В. 2014. Питание Растений. Вестник Международного института питания растений, 1: 5-8. http://eeca-ru.ipni.net/article/EECARU-2230
Бирюкова О.А., Божков Д.В. и Носов В.В. 2014. Политематический сетевой электронный научный журнал Кубанского государственного аграрного университета, 09 (103). IDA [article ID]: 1031409038. http://ej.kubagro.ru/2014/09/pdf/38.pdf
Johnston A.E., Syers J.K. A New Approach to Assessing Phosphorus Use Efficiency in Agriculture // Better Crops with Plant Food. 2009. Vol. 93. №3. P. 14-16. www.ipni.net/publication/bettercrops.nsf/issue/BC-2009-3
Johnston J., Fixen P., Poulton P. The efficient use of phosphorus in agriculture // Better Crops with Plant Food. 2014. Vol. 98. №4. P. 22-24. www.ipni.net/publication/bettercrops.nsf/issue/BC-2014-4