doi: 10.15389/agrobiology.2017.3.454rus
УДК 635.1/.8:631.816
БИОЛОГИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ ОТВЕТА КУЛЬТУР ОВОЩНОГО
СЕВООБОРОТА НА ТОЧНЫЕ СИСТЕМЫ УДОБРЕНИЯ
А.И. ИВАНОВ1, 2, В.В. ЛАПА3, А.А. КОНАШЕНКОВ1, Ж.А. ИВАНОВА1
В агрофитоценозе существенную роль в пространственно-временнóй изменчивости условий произрастания играет неоднородность свойств почв, отмечаемая практически повсеместно. Эффективным инструментом управления продуктивностью культур в таких условиях должны стать точные системы удобрения. Их потенциал наиболее перспективен в благоприятных почвенно-климатических условиях северо-запада России при возделывании овощных культур. В выполненном нами стационарном микрополевом двухфакторном опыте в сосудах без дна площадью 1 м2 искусственно сформировали верхнюю часть почвенного профиля (горизонты пахотный Апах. — 0-22 см и А2В — 22-40 см), моделируя реально существующую литогенную мозаику агродерново-подзолис-тых песчаных, супесчаных, легкосуглинистых и среднесуглинистых почв слабой и хорошей степени окультуренности. Их минимальные, максимальные и средневзвешенные показатели в Апах. были следующими: рНKCl — 4,34-6,35 и 5,40, содержание гумуса (по Тюрину) — 0,92-2,50 и 1,72 %, подвижных соединений фосфора и калия (по Кирсанову) — соответственно 125-550 и 390 мг/кг и 22-400 и 209 мг/кг. Исследовали культуры овощного севооборота редька черная (Raphanus sativus L.)—картофель (Solanum tuberosum L.)—свекла столовая (Beta vulgaris L.)—капуста белокочанная (Brassica oleracea L.)—морковь столовая (Daucus sativus L.). Сравнивали эффект органоминеральных систем удобрения — зональной (ЗСУ, равномерное внесение удобрений) и двух точных (ТСУ-1 и ТСУ-2). В ЗСУ дозы удобрения по культурам определялись почвенными характеристиками: для редьки — известь (4,5 т/га) + N95Р20К125; картофеля — навоз (45 т/га) + N100Р30К90; свеклы — N130Р50К150; капусты — известь (2,1 т/га) + навоз (50 т/га) + N120Р10К90; морковь — N100Р40К130. В ТСУ-1 за 2 мес до посева редьки выполняли точное окультуривание почвы (внесение мелиорантов и удобрений: известь — 0-20 и 6,6 т/га; торф низинный — 0-900 и 390 т/га; фосфоритная мука — 0-750 и 94 кг/га по д.в.; сульфат калия — 0-1710 и 407 кг/га по д.в.). Далее органические и минеральные удобрения применялись в этом варианте перед посевом (посадкой) равномерно: для редьки — N70К60; картофеля — навоз (45 т/га) + N80К100; свеклы — N100Р30К130; капусты — навоз (50 т/га) + N100Р10К70; моркови — N100Р10К120. В ТСУ-2 все дозы в среднем были теми же, что в ЗСУ, но дифференцировались по каждому сосуду с учетом фактических свойств почвы. Повторность опытов 4-кратная. В полевом эксперименте точные органо-минеральные системы удобрения обеспечили повышение продуктивности овощного севооборота с 22,3 и 43,5 т/га зерновых единиц в контроле и ЗСУ до 47,9-49,4 т/га. Коэффициент вариации продуктивности севооборота снижался с 32 и 16 % в контроле и ЗСУ до 9 %, натуральная окупаемость удобрений повысилась на 21-49 %. Ответ культур на точные системы удобрения зависел от биологических особенностей, агротехники и почвенных условий. По убыванию отзывчивости культуры формировали ряд: редька черная > морковь столовая » свекла столовая > картофель > капуста белокочанная. Отдача от точных систем удобрения относительно зональной снижалась при равномерном внесении высоких доз органических удобрений. Достоверное преимущество ТСУ-1 перед ТСУ-2 установлено только для столовых корнеплодов — редьки, свеклы и моркови. При проектировании точных систем удобрения следует учитывать убывающую чувствительность культур к оптимизации (снижению) доз удобрений на хорошо окультуренных участках поля в ряду капуста белокочанная > свекла столовая > морковь столовая > редька черная > картофель. Благодаря модельной дифференциации доз мелиорантов и удобрений и комплексной оптимизации свойств почвы точные системы удобрения элиминируют эффект неоднородности по окультуренности и гранулометрическому составу почв, доводя прибавку продуктивности и натуральной окупаемости удобрений до 28-42 и 21-67 % на песке, 17-26 и 25-47 % — на супеси, 30-31 и 49-55 % — на легком суглинке, 11-16 и 0-35 % — на среднем суглинке относительно таковых при ЗСУ.
Ключевые слова: пространственная неоднородность, почва, точная система удобрения, культуры, овощной севооборот, продуктивность, эффективность.
BIOLOGICAL PECULIARITIES IN THE RESPONSIVENESS OF VEGETABLE CROP ROTATION TO PRECISION FERTILIZATION
A.I. Ivanov1, 2, V.V. Lapa3, A.A. Konashenkov1, Zh.A. Ivanov2
Spatial and temporal variability of growing conditions which affects the production process management is characteristic of agrophytocenosis. Spatial heterogeneity of soil essential properties is widely reported. A precision fertilization should be effective tool to control crop productivity. The highest potential of such fertilization could be expected for vegetable crops in the favorable soil and climatic conditions of the Nechernozemie of North-West Russia. In a microvegetation stationary two-factor experiment, plastic bottom-less pots of 1 m2 area were used to artificially form the upper part of the soil profile (Aarable 0-22 cm and А2В 22-40 cm horizons) simulating natural lithogenic mosaics of agro sod-podzolic sandy, sandy loam, light loam and medium loam soils subjected to weak and good cultivation. Their minimum, maximum, and average parameters for the 0-22 cm horizon were as follows: рНKCl of 4.34-6.35 and 5.40, humus content (by Tyurin) of 0.92-2.50 and 1.72 %, labile phosphorus and potassium (according to Kirsanov) of 125-550 and 390 mg/kg and 22-400 and 209 mg/kg, respectively. The vegetable crop rotation included black radish (Raphanus sativus L.)—potato (Solanum tuberosum L.)—beetroot (Beta vulgaris L.)—cabbage (Brassica oleracea L.)—carrot (Daucus sativus L.). For a comparison, we used different system of fertilization, i.e. control (no fertilizers); zonal system (ZS); precision fertilization 1 (PF-1); precision fertilization 2 (PF-2). In the ZS providing for a uniform application of the fertilizers based on the average soil properties, we used lime (4.5 t/ha + N95Р20К125) for black radish; manure (45 t/ha) + N100Р30К90 for potatoes; N130Р50К150 for beetroot; lime (2.1 t/ha) + manure (50 t/ha) + N120Р10К90 for cabbage; and N100Р40К130 for carrot. In the PF-1, two months before the radish was sown a precision soil cultivation has been performed using lime at 0-20 and 6.6 t/ha, peat at 0-900 and 390 t/ha; phosphorite flour at 0-750 and 94 kg/ha; potassium sulfate at 0-1710 and 407 kg/ha (as min-max and average). Further application of organic and mineral fertilizers before sowing (planting) was uniform, i.e. N70К60 for black radish; manure (45 t/ha) + N80К100 for potatoes; N100Р30К130 for beetroot; manure (50 t/ha) + N100Р10К70 for carrot; N100Р10К120 for white cabbage. In PF-2 providing average doses of all fertilizers equal to these in ZS, but differentiated for each pot based on actual soil parameters, we used lime (0-12 t/ha) + N70-120Р0-90К60-200 for black radish; manure (30-65 t/ha) + N80-110Р0-110К70-150 for potato; N90-170Р0-150К80-240 for beetroot; lime (2.1 t/ha) + manure (30-70 t/ha) + N110-135Р0-60 К40-120 for cabbage; N85-115Р10-90К79-180 for carrot. The experiments were arranged in four replications. In a field experiment the precision fertilization provided an increase in the productivity of vegetable crop rotation of 22.3 and 43.5 t/ha in control and ZS, respectively, to 47.9-49.4 t/ha. PF-1 and PF-2 resulted in the Сv reductionfrom 32 % and 16 % in the control and ZS to 9 %, and in an increased natural profitability of fertilizers by 21-49 %. A responsiveness of vegetable crop rotation to precision fertilization depended on biological features, the specific farming techniques and soil conditions. A decreasing responsiveness was as follows: black radish > car-rot » beet > potatoes > cabbage. A uniform application of high doses of organic fertilizers was the factor reducing precision fertilization effectiveness. Significant advantage of PF-1 compared to PF-2 was established only for black radish, beet and carrot. When designing precision fertilization technologies, one should take into account the following decrease in sensitivity of vegetable crops in crop rotation to optimized (reduced) doses of fertilizers in the well-cultivated parts of a field: cabbage > beet > carrot > radish black > potatoes. Due to differentiated doses of ameliorants and fertilizers and integrated optimization of soil properties, the precision fertilization eliminates the effect of soil heterogeneity in cultivation and granulometric composition on crop production and allows to increase productivity and payback of natural fertilizers to 28-42 and 21-67 % in sand, 17-26 and 25-47 % in sandy loam, 30-31 and 49-55 % in a light loam, and 11-16 and 0-35 % in middle loam soils, when compared to ZS.
Keywords: spatial heterogeneity, the soil, precise fertilization system, culture, vegetable crop rotation, productivity, efficiency.
1ФГБНУ Агрофизический научно-исследовательский институт, |
Поступила в редакцию |
