От длительного опыта СШ 5 к длительному опыту СШ 5 М: Изменения агрохимических свойств почвы и качество продукции

Кузина Наталья Владимировна кандидат филологических наук доцент, научный сотрудник, Ученый секретарь ФГБУН "Центр египтологических исследований" Р РђРќ 125445, Россия, Московская область, г. Москва, ул. Перекопская, 1, кв. 4 Kuzina Natalia Vladimirovna PhD in Philology Candidate of Philological Sciences, Docent, Scientific Secretary (CES RAS) 125445, Russia, Moskovskaya oblast', g. Moscow, ul. Perekopskaya, 1, kv. 4 nvkuzina@mail.ru Другие публикации этого автора     Бушина Лидия Михайловна заведующий лабораторией, ФГБУ Химцентр "Московский" 127550, Россия, Московская область, г. Москва, ул. Прянишникова, 31а, оф. 207 Bushina Lidiya Mikhailovna head of the laboratory at Center for Chemical Research 'Moskovsky' (Federal State Institution)  127550, Russia, Moskovskaya oblast', g. Moscow, ul. Pryanishnikova, 31a, of. 207 ilya.vladimirovich89@yandex.ru Другие публикации этого автора     Вигилянская Александра Олеговна ведущий агрохимик, ФГБУ Химцентр "Московский" 127550, Россия, Московская область, г. Москва, ул. Прянишникова, 31а, оф. 226 Vigilyanskaya Aleksandra Olegovna leading agrochemist at Center for Chemical Research 'Moskovsky' (Federal State Institution) 127550, Russia, Moskovskaya oblast', g. Moscow, ul. Pryanishnikova, 31a, of. 226 ilya.vladimirovich89@yandex.ru Другие публикации этого автора     Тованчев Илья Владимирович заведующий лабораторией, аспирант, ФГБУ Химцентр "Московский" 127550, Россия, Московская область, г. Москва, ул. Прянишникова, 31а, оф. 301 Tovanchev Ilya Vladimirovich head of the laboratory, post-graduate student at Center for Chemical Research 'Moskovsky' (Federal State Institution) 127550, Russia, Moskovskaya oblast', g. Moscow, ul. Pryanishnikova, 31a, of. 301 ilya.vladimirovich89@yandex.ru Другие публикации этого автора     Лапушкина Анастасия Андреевна главный агрохимик, аспирант, ФГБУ Химцентр "Московский" 127550, Россия, Московская область, г. Москва, ул. Прянишникова, 31а, оф. 226 Lapushkina Anastasiya Andreevna chief agrochemist at Center for Chemical Research 'Moskovsky' (Federal State Institution) 127550, Russia, Moskovskaya oblast', g. Moscow, ul. Pryanishnikova, 31a, of. 226 ilya.vladimirovich89@yandex.ru Другие публикации этого автора     Кузина Лидия Борисовна выпускница магистратуры, кафедра агрохимии и биохимии растений, ФГБОУ ВО Московский государственный университет имени М.В.Ломоносова 127422, Россия, Московская область, г. Москва, ул. Тимирязевская, 34/1, оф. 76 Kuzina Lidiya Borisovna External doctoral candidate, the department of Agrochemistry and Biochemistry, M. V. Lomonosov Moscow State University 127422, Russia, Moskovskaya oblast', g. Moscow, ul. Timiryazevskaya, 34/1, of. 76 kulibo.kavai@yandex.ru Другие публикации этого автора     Орлова Наталья Леонидовна ведущий агрохимик, ФГБУ Химцентр "Московский" 127550, Россия, Московская область, г. Москва, ул. Прянишникова, 31а, оф. 226 Orlova Natalya Leonidovna leading agrochemist at Center for Chemical Research 'Moskovsky' (Federal State Institution) 127550, Russia, Moskovskaya oblast', g. Moscow, ul. Pryanishnikova, 31a, of. 226 ilya.vladimirovich89@yandex.ru Другие публикации этого автора     Забугина Татьяна Митрофановна кандидат сельскохозяйственных наук старший научный сотрудник, отдел длительных полевых опытов ФГБНУ ВНИИА им. Д.Н.Прянишникова 127550, Россия, Московская область, г. Москва, ул. Прянишникова, 31 а, оф. 417 Zabugina Tatyana Mitrofanovna PhD in Agriculture senior researcher of the Department of Long-Term Field Experiments at D. N. Pryanishnikov Russian National Research Institute of Agrochemistry 127550, Russia, Moskovskaya oblast', g. Moscow, ul. Pryanishnikova, 31 a, of. 417 shish_tan@mail.ru Другие публикации этого автора     Коваленко Анатолий Александрович кандидат сельскохозяйственных наук ведущий научный сотрудник, отдел длительных полевых опытов ФГБНУ ВНИИА им. Д.Н.Прянишникова 127550, Россия, Московская область, г. Москва, ул. Прянишникова, 31а, оф. 417 Kovalenko Anatoliy Aleksandrovich PhD in Agriculture leading researcher of the Department of Long-Term Field Experiments at D. N. Pryanishnikov Russian National Research Institute of Agrochemistry 127550, Russia, Moskovskaya oblast', g. Moscow, ul. Pryanishnikova, 31a, of. 417 kovalhud@mail.ru Другие публикации этого автора     Ефимов Олег Евгеньевич кандидат сельскохозяйственных наук доцент, кафедра почвоведения, геологии и ландшафтоведения, ФГБОУ ВО Российский аграрный университет - МСХА им. К.А.Тимирязева 127550, Россия, Московская область, г. Москва, ул. Тимирязевская, 49, оф. корп.17 Efimov Oleg Evgenyevich PhD in Agriculture Associate Professor of the Department of Soil Science, Geology and Landscape Science at Russian Timiryazev State Agrarian University 127550, Russia, Moskovskaya oblast', g. Moscow, ul. Timiryazevskaya, 49, of. korp.17 efimowoe@gmail.com

Романенков Владимир Аркадьевич доктор биологических наук профессор РАН, заведующий кафедрой агрохимии и биохимии растений факультета почвоведения, ФГБОУ ВО Московский государственный университет им. М.В.Ломоносова 119991, Россия, Московская область, г. Москва, ул. Ленинские Горы, 1 стр. 12, оф. 499 Romanenkov Vladimir Arkadyevich Doctor of Biology Professor of the Russian Academy of Sciences, head of the Department of Agrochemistry and Biochemistry of Plants, Faculty of Soil Science at Lomonosov Moscow State University 119991, Russia, Moskovskaya oblast', g. Moscow, ul. Leninskie Gory, 1 str. 12, of. 499 ilya.vladimirovich89@yandex.ru

Актуальность и проблематика исследования. Изменения почвы являются длительными и многофакторными процессами, протекающими неоднонаправленно и могут быть обнаружены только при длительном наблюдении. Для их описания подходит в случае изучения изменений под влиянием окультуривания почв и длительного внесения разных доз удобрений, а также для изучения  последействия, только материал, который дает длительный полевой опыт [1 – 75]. Материалы образцов Географической сети опытов с удобрениями и другими агрохимическими средствами, созданной более 60 лет назад по инициативе Д.Н. Прянишникова, в данном случае является наиболее ценным для изучения, так как обеспечивает выборки образцов почвы и растительного сырья, разнесенных во времени ^{[1, 5, 8, 14, 22, 28, 29, 46 – 51, 56 – 61, 64-68, 72 – 73 и др.]}.  

1. История длительного опыта СШ 5 и СШ 5 М

Материалом исследования была база почвенных и растительных образцов, собранных коллективом станции в рамках длительного полевого опыта СШ 5 (1964-1992 гг.), изучение последействия с 1993 по 2011 гг., длительного модифицированного полевого опыта СШ 5 М (2011 – 2018 гг.) ЦОС НИИ удобрений и агропочвоведения (ЦОС ВИУА), ныне – Отдел длительных опытов ВНИИА (ул. Агрохимиков в составе микрорайона Барыбино), Домодедовский район, Московская область, закладки 1964-66 гг., дер.  Шебанцево, стационар № 5) на фоне  внесения возрастающих доз минеральных удобрений, органических удобрений и системы органо-минерального удобрения в течение 7 ротаций (28 лет), последействия (18 лет), модифицированного опыта с экстенсивной/ интенсивной моделью внесения минеральных удобрений (6 лет).

Агрохимическая характеристика почвы опытного участка СШ 5 до закладки опыта (0-20 см): рНКСl – 4,3; Нг – 5,2 мг-экв /100 г почвы; S – 8,3 мг-экв /100г почвы; гумус – 1,59%; Р2О5подв. – 6,6 мг/ 100 г почвы; К2Ообм. – 15, 0 мг /100г почвы. Число полей в натуре в опыте – 3, число повторностей вариантов в опыте -  4, расположение вариантов в повторениях -  систематическое. Тип севооборота – зернопропашной. Число культур в севообороте (с включением паров) -  4. Чередование культур в севообороте (до 1992 г.): картофель ранний; озимая пшеница; свекла кормовая; яровой ячмень. Площадь посевных делянок - 162 м2. Общая площадь, занятая опытом, - 4,8 га. Приведем характеристики почвы на начало опыта.

Таблица - 1. Агрохимические показатели почвы ЦОС ВИУА СШ 5 1964 г.

Варианты опыта СШ 5 по ротациям отражены в нижеследующей таблице. В настоящей работе анализировались варианты №1, 2, 5, 6, 7, 9, выделенные в таблице с помощью курсива и подчеркивания.

Таблица – 2. Варианты полевого опыта СШ 5 по ротациям, 1964 -1992  гг. ЦОС ВИУА

В процессе проведения опыта проводилась корректировка доз удобрений.

Так, по данным отчетов ЦОС,  в 1992 гг. было  внесено следующее количество кг на гектар минеральных удобрений.

Таблица - 3. Дозы внесения удобрений в опыте СШ 5 (кг/га)

По окончании седьмой ротации севооборота (с 1992 г.) было прекращено внесение удобрений и происходило плановое изучение последействия имеющихся фонов на культурах созданного четырехпольного зернового севооборота (вика/овес на зеленую массу; озимая пшеница; ячмень яровой; овес) в течение двух ротаций. В 1998 году закончилась I-я ротация севооборота последействия.

Для данного периода велся учет почвенных и растительных образцов: почвенных, отобранных  1 раз за ротацию (в 4 года), растительных - 1 раз в год. Почвенные образцы отбирались поделяночно с 4-х повторений для горизонта 0-20 см и с 2-х повторений (I и III) – для горизонта 20-40 см перед закладкой опыта и по окончании каждой ротации севооборота. В отделе длительных опытов ВНИИА имеются образцы почвы, взятые по окончании VII ротации севооборота (конец прямого действия удобрений) в 1992-1994 годах и по окончании I ротации севооборота последействия удобрений в 1996-1998 годах.

Имеются ежегодные отчеты, рабочие тетради опыта и итоговые отчеты согласно Госзадания НИР в ЦОС ВНИИА. Так, за первые годы изучения последействия имеются следующие наблюдения: «Анализ обобщенных за 8 лет произведения опыта данных показал несущественное преимущество навозно-минеральной системы удобрения над минеральной на высоком уровне применения удобрений 3 и 4 NPK (+2, 0-2, 3 ц/га з.е. в год при достоверном различии 3, 2 ц га. Делаем вывод о преимуществе в целом органно-минеральной системы удобрения над минеральной, оптимальным в условиях опыта является вариант Н + 2 NPK, в котором NPK органического удобрения составляет 1/3 от общей дозы внесенного  удобрения, а уровень применения органических удобрений обеспечивает достоверную прибавку урожая к предыдущему уровню органно-минеральной системы удобрения Н + 1 NPK (+8 ц/га з.е. ежегодно) и эффективней эквивалентного по NPK варианта минеральной системы удобрения» ^{[76, с. 17]}. Как отмечают кураторы опыта в отчетах ЦОС, «проводимое последние два года изучение последействия вносимых в течение 10 лет удобрений показывает резкое затухание последействия минеральных удобрений и стабильное последействие на вариантах органно-минеральной системы удобрений. Это позволяет надеяться на получение существенного преимущества органно-минеральной системы над минеральной  по итогам 32 лет проведения опыта. Анализ воздействия изучаемых систем удобрения на почвенное плодородие показал, что органические удобрения оказывают положительное влияние на кислотные свойства почвы и содержание гумуса. <…> как на вариантах  минеральной, так и навозно-минеральной системы удобрения с увеличением доз внесения минеральных удобрений кислотность повышается, но в блоке вариантов навозно-минеральной системы удобрения она несколько ниже. Органно-минеральная система удобрения обеспечивает положительный баланс гумуса, причем с повышением уровня удобренности прирост содержания гумуса возрастает. На вариантах минеральной системы удобрения отмечен отрицательный баланс гумуса, наиболее сильный на первой дозе NPK, где значительная часть урожая создается за счет разрушения гумуса. На этом варианте имеется также и отрицательный баланс азота. Повышение доз внесения минеральных удобрений несколько сокращает потери гумуса, но не устраняет их полностью» ^{[76, с. 19]}. При этом «наличие многолетних бобовых трав в севообороте оказывает положительное влияние на накопление гумуса в почве и, если не устраняет полностью, то значительно снижает негативное влияние минеральных удобрений на содержание гумуса <…> В плодосменном севообороте положительный баланс гумуса отмечен уже при внесении минеральных доз органических удобрений (около 7 т га в год навоза или соломы), а в зернопропашных севооборотах прирост содержания гумуса (и менее значительный) наблюдается лишь при внесении 14 – 18 т га и более органических удобрений.. Все системы удобрения оказывают примерно во всех севооборотах равное положительное влияние на содержание подвижного фосфора в почве. Однако в динамике калия в разных севооборотах имеются некоторые различия» ^{[76, c. 19]}.

При этом, «если в интенсивных зерно-пропашных севооборотах наблюдается небольшой (0, 1 – 1, 4 мг/100 гр) положительный баланс содержания калия на всех удобренных вариантах опыта, то в плодосменном видимо за счет выноса многолетними травами, небольшой (0, 2 – 1, 1 кг/100 гр) отрицательный баланс. .. положительной экологической роли органических удобрений, способствующих снижению накопления нитратного азота в почве и нитратов в продукции» ^{[76, с. 23]}. Как отмечают авторы, «таким образом, наиболее эффективной и экологически безопасной является, на наш взгляд, органно-минеральная система удобрения (совместное в севообороте внесение органических и минеральных удобрений), содержащая 25 – 30 процентов питательных веществ в форме органических удобрений, обеспечивающая ежегодное поступление в почву органических удобрений около 10 т га и полное восполнение выноса фосфора и калия урожаем с.х.культур» ^{[76, с. 23]}.

С середины 2000-х гг. (2006 г.) на опытном поле произрастали вырождающиеся многолетние травы. Имеются тщательно сохраняемые образцы почвы по вариантам и по горизонтам опытного поля № 1 2004 года и опытного поля № 2 2005 года.

С 2011 года в ЦОС был заложен модифицированный длительный опыт СШ 5 М (возобновлено внесение удобрений на выделенных частях каждой из делянок органо-минеральной части каждого из имеющихся трех полей).

Приведем сведения об изменении некоторых агрохимических свойств почвы на начало опыта СШ 5 М по данным куратора опыта СШ 5, вед.н.с. ЦОС, канд. с.-х.н. В.Ф.Ефремова.

Таблица - 4. Изменение кислотности (рНKCI) почвы по вариантам опыта СШ 5

* по данным В.Ф. Ефремова.

Таблица - 5. Содержание органического углерода (Сорг) в почве в зависимости от систем удобрения (по вариантам СШ 5)

* по данным В.Ф. Ефремова (Отдел длительных опытов ВНИИА).

Соответственно, данные указывают на подкисление почвы от 1964 к 1992 году, а затем небольшое снижение показателей кислотности в годы последействия к 2011 г. – к укладке нового опыта. Также отмечается снижение баланса углерода от 19964 к 1992 и колебания баланса углерода от  1992 к 2011 гг. (с ростом на вариантах изучения последействия доз органо-минеральных удобрений).

Севооборот опыта СШ 5 М с 2011 года составляют: озимая пшеница - многолетние травы (3 г.) - озимая пшеница – ячмень. Удобрения - интенсивная и экстенсивная (контроль) модель. С 2011 года в трехпольном севообороте находится пшеница озимая Московская 39, ячмень (2017) Владимирский  (ранее, до 2011 гг. – ячмень Носовский 9), многолетние травы (немецкая смесь: ежа сборная, овсяница луговая, тимофеевка луговая, клевер красный, люцерна гибридная/ синяя/серповидная).

Каждое из трех полей (в настоящей работе изучались варианты №№ 1-9  полей № 1 - 2)  в опыте СШ 5 М, как и ранее, состоит  из двух фрагментов – органо-минеральный фрагмент (1-я – 9-я делянки) и минеральный фрагмент  (делянки 10 и далее, на нем культивировалась бессменная кукуруза).

Приведем универсальную схему каждого из полей заложенного в 2011 г. опыта СШ 5 М.

Таблица - 6. Схема полевого опыта  2011 - 2017 гг. ЦОС ВНИУА (ФГБНИУ ВНИИА)

Каждый вариант был разделен на две подварианта: с удобрением (интенсивная модель внесения удобрений), без удобрений (экстенсивная модель). Размеры подвариантов каждой делянки: с удобрением - 14 м Х 54 м; без удобрений – 13 м Х 54 м. В каждом случае при внесении удобрений на каждом варианте (с удобрением) вносились одинаковые дозы, вне зависимости от номера варианта и последействия. Проводилось внесение под посев и две подкормки весной в конце апреля и в мае в случае пшеницы озимой, внесение под посев в случае ячменя, внесение под посев и по второму укосу для многолетних трав. При экстенсивной модели на частях вариантов внесение удобрений не производилось.

Так, согласно записям в рабочих тетрадях ЦОС (отдела длительных опытов ВНИИА), было внесено под культуры (внесение под посев и две подкормки весной – в случае пшеницы озимой, внесение под посев многолетних трав - с учетом трех лет бытования, внесение под посев ячменя весной):

1. В 2012 г. на поле № 1 по посеву пшеницы озимой в 2011 г. внесено 90 кг/га P (суперфосфата) и 30 кг/га N, 3 мая 2012 г. - 60 кг/га N (селитры) и 90 кг/га K (хлористого калия).

2. В 2013 на поле 1 – под культуру многолетние травы,  после уборки озимой пшеницы - перед посевом внесены 30 кг/га N (аммиачная селитра), а также с учетом трехлетнего бытования трав - 120 кг/га P (суперфосфат двойной), 120 кг/га К (хлористый калий). Произведено 2 укоса трав, однако второй укос собрать в силу дождей не смогли, в силу чего сырье как удобрение  вернулось в почву.  

3. В 2013 г. на поле № 2 – культура пшеница озимая (посев в 2012 г., 01.09. 2012, уборка – 13.08.2013) по посеву внесено 30 кг/га N, 14 мая 2013 г. - 90 кг/га P и 90 кг/га K (хлористого калия), во вторую подкормку 29 мая 2013 г. – 60 кг/га N (селитра).

4. В 2016 г. на поле № 1 под культуру пшеница озимая (посев в 2015 г. -  11.09.2015 г.,  уборка – 27.07.2016 г.)  04.09. 2015 г. внесено 90 кг/га P (двойной суперфосфат)  и 90 кг/га K (хлористый калий), весной 2016 г. при подкормке  22.04. 2016 г. внесено 30 кг/га N (селитра), 24.05.2016 г. -  60 кг/га N (селитра).

5. В 2016 г. на поле 2 под посев многолетних трав внесено 30 кг/га N (селитра), произведено два укоса. По второму укосу внесены  21 кг/га N (аммофос), 90 кг/га P, 90 кг/га К (хлористый калий), в качестве подкормки весной довносили 60 кг/га N (селитра).

6. В 2017 г. на поле № 2 под культуру пшеница озимая (посев – 14.09.2016 г., уборка – 14.08.2017 г.) внесено - 20 кг/га N (аммофос),  90 кг/га P, 90 кг/га K.  При подкормке 28.04.2017 г. внесено 60 кг/га N, во вторую подкормку -  20 кг/га N (селитра).

7. В 2017 г на поле № 1, культура ячмень,  весной, согласно рабочим тетрадям, внесено 70 кг/га NPK (азофоска). При внесении удобрений под ячмень в опыте СШ 5 М начали с  60  кг/га  NPK (первый год), с доведением затем в опыте до 90 кг/га  NPK.

Пробы почвы собирались при закладке опыта в 2011 году в конце вегетации, в 2012 году перед посевом, в 2013, 2016, 2017 гг. в конце вегетации. Пробы растительного сырья (пшеница озимая, многолетние травы, ячмень) с органо-минеральной частей полей собирались в 2013 (пшеница озимая, многолетние травы), 2014-2015 (многолетние травы), 2016 (многолетние травы, пшеница озимая), 2017 гг. (ячмень, пшеница озима, многолетние травы). Имеются также пробы  кукурузы (стебли, солома и др.) с минеральной части поля. Солома для зерновых культур органо-минеральной части полей утрачена в силу естественных причин.

Имеются цельные образцы продукции и размолы многолетних трав, а также зерно двух способов сбора («снопы», «бункер» - из емкости зерноуборочного комбайна).

Приведем данные о севообороте в опыте СШ 5 М.

Таблица - 7. Культуры на полях №№ 1, 2  в опыте СШ 5 М с 2011 по 2018 год на органо-минеральном фрагменте поля (делянки №№ 1- 9)

С 2011 года на каждом из трех полей опыта в вариантах с № 1 по № 9 (то есть часть поля с ранее вносившимися органо-минеральными и органическими удобрениями в высоких дозах, в отличие от второй части полей – с делянок от № 10, с вносимыми ранее высокими дозами минеральных удобрений), а теперь имеющимся пятилетним севооборотом (многолетние травы-ячмень-пшеница озимая), а также на вариантах № 10-19 с  бессменной кукурузой в опыте СШ 5 М, каждый вариант разделен на две части – с экстенсивной и интенсивной моделью внесения удобрений. В данной работе рассматриваются только образцы продукции и почвы с полей №№ 1-2, вариантов № 1- 9 (выборочно). Приведем описание доз последействия и частей с интенсивной моделью внесения удобрений на исследуемых вариантах полей № 1 - 2. Исследуемые варианты выделены курсивом и подчеркиванием.

Таблица - 8. Исследуемые части делянок (актуальный фон – с удобрением, без удобрения)

Имеются в Отделе длительных опытов ФГБНИУ ВНИИА все табличные данные об урожайности культур по вариантам опыта с учетом повторностей, средние, прибавки к контролю, где имеется – данные по количеству соломы на соответствующих полях, а также  данные о температуре и осадках в вегетационный период за данные годы в сопоставлении со среднемноголетними данными. Однако из всех указанных сведений по растительной продукции, ее образцы имеются только для 2013 - 2017 гг.

2. Объект, предмет и методы  исследования

Объектом исследования послужили  образцы почвы (42 пробы 6 сроков отбора, архив Отдела длительных опытов ВНИИА): почвенные пробы полей №№ 1-2, органо-минеральной части, делянки №№ 1-9, актуальный фон  - с/у (N 90 P 90 K 90),  б/у - последействие доз опыта  СШ 5 на делянке:  контроль - вариант 1, навоз 1 доза  (50 т/га) – вариант 2, навоз 1 доза + 3 (NPK) – вариант 5,  навоз 2 дозы + 1 (NPK) – вариант 6, навоз 2 дозы + 3 (NPK) – вариант 7, навоз 2 дозы– вариант 9.

Сроки отбора: последействие удобрений (1992 г., варианты №№ 1, 2, 6, 7, 9, 2004 г. – варианты №№ 1, 2, 5, 6, 7, 9),  исходные  (2011 г. – варианты №№ 1, 2, 5, 6, 7, 9) при закладке СШ 5М и образцы почвы, отобранные в течение опыта (2014 г – поле 1, варианты №№ 1, 2, 5, 6, 7, 9; 2016 г.- поле 1, варианты №№ 1, 2, 5, 7, 9 (с интенсивной – N 90 P 90 K 90) и  с экстенсивной (изучение последействия) моделью внесения удобрений), повторности II; 2017 г. – поле 2, варианты №№ 1, 2, 5, 6, 7, 9  (с интенсивной – N 90 P 90 K 90) и  с экстенсивной (изучение последействия) моделью внесения удобрений), повторности II.

Растительные образцы отбирались для урожая с интенсивной и экстенсивной моделью внесения удобрений: 2013 г (поле 2, пшеница озимая, варианты № 1, 2, 5, 6, 7, 9; поле 1, многолетние травы, имеющиеся в наличии образцы - варианты № 1, 2, 6, 7, 8),  2016 г. (поле 1, пшеница озимая, варианты № 1, 2, 5, 7, 9, повторность II; поле 2, многолетние травы, варианты № 1, 5, 7, 9, повторность II), 2017 г. (поле 2, пшеница озимая, варианты № 1, 2, 5, 6, 7, 9, повторность II; поле 1, ячмень, варианты № 1, 2, 5, 6, 7, 9, повторность II).

 Варианты опыта СШ 5 М для отбора в вегетационный период 2013, 2016, 2017  гг. (поле №№ 1-2): севооборот (ячмень, многолетние травы, озимая пшеница), интенсивная (N90P90K90) и экстенсивная системы удобрения (без удобрений);   сопряженный отбор почвенных и растительных проб в конце вегетации (по 4 образца с/у, б/у с 4-х делянок,  повторность II (поле 1) в 2016 г., по 6 образцов с/у, б/у с 6-ти делянок,  повторность II, в 2017 г.).

Предмет исследования: агрохимические свойства почвенных образцов, содержание разных форм Cu, Zn в почвенных образцах в связи с эффектом последействия в длительном опыте и на фоне интенсивной системы внесения удобрений; показатели качества продукции, урожайности и содержания Cu, Zn в растительной продукции в соотнесении с агрохимическими свойствами почвы (в том числе в связи с последействием) и содержанием в ней подвижных форм Cu, Zn.

В почвенных образцах определялись:  основные агрохимические показатели: рН, гидролитическая кислотность, содержание органического вещества, подвижный фосфор (P2O5) и калий (K2O), а также содержание Cu, Zn: валовая форма,  обменная форма, специфически-сорбированная форма, комлексная форма.

Химический анализ всех растительных образцов производился методом инфракрасной спектрометрии на влагу в продукции, жир (экстрагированный и гидролизованный), белок (протеин), зольность, клетчатку,  крахмал, дисахариды, методом пламенной фотометрии – на валовое содержание в растительной продукции Zn и Сu и др. Для многолетних трав определялись при возможности и дополнительные показатели – P2O5, K2O, N, кислоты (молочная, щавелевая) в продукции и др.

Учитывалась урожайность в пересчете на абсолютное сухое вещество по вариантам опыта.

Использовались инструментальные лабораторные методы исследования и обработка полученных результатов с помощью элементарной и математической статистики.

 Исследование почвы

Анализ основных агрохимических показателей почвы:

1. рН солевой вытяжки определялось по ГОСТ 26483-85 «Приготовление солевой вытяжки и определение ее pH по методу ЦИНАО.

2. Содержание органического вещества определялось по ГОСТ 26213-91 «Методы определение органического вещества почвы (по Тюрину)».

3. Гидролитическая кислотность определялось по ГОСТ 26212-91 «Определение гидролитической кислотности по методу Каппена в модификации ЦИНАО».

4. Уровни подвижного фосфора и калия определялись по ГОСТ Р 54650-2011 «Определение подвижных соединений фосфора и калия по методу Кирсанова в модификации ЦИНАО».

Анализ форм меди и цинка в почве:

5. Подвижные формы цинка определялись по ГОСТ Р 50686-94 «Определение подвижных соединений цинка по методу Крупского и Александровой в модификации ЦИНАО».

6. Подвижные формы меди определялись по ГОСТ Р 50684-94 «Определение подвижных соединений меди по методу Пейве и Ринькиса в модификации ЦИНАО».

7. Валовые формы меди и цинка определялись по ПНД Ф 16.1:2.2:2.3.36-02 «Методика выполнения измерений валового содержания меди, кадмия, цинка, свинца, никеля и марганца в почвах, донных отложениях и осадках сточных вод методом пламенной атомно-абсорбционной спектрометрии».

8. Приготовление вытяжки Zn, Zn с 1% ЭДТА и ААБ, pH 4, 8 проводилось согласно общепринятым агрохимическим методам (Практикум В.Г.Минеева).

9. Получение данных о специфически сорбированных и  комплексных (связанных с органическим веществом) подвижных непрочно связанных форма Cu, Zn производилось методом получения разности между вытяжками согласно предложенной Т.М.Минкиной в вышеуказанном исследовании экспериментальной методике.  

Исследование растительных образцов

Показатели качества растительной продукции определялись на инфракрасном спектрометре, с учетом следующих ГОСТ:

10. Содержание крахмала определялось по ГОСТ 10845-98 «Зерно и продукты его переработки. Метод определения крахмала».

11. Сырой протеин и белковый азот определялись по ГОСТ 13496.4-93 «Корма, комбикорма, комбикормовое сырье. Методы определения содержания азота и сырого протеина».

12. Зольность определялась по ГОСТ 10847-74 «Зерно. Методы определения зольности».

13. Азот, фосфор и калий, а также показатели по молочной и щавелевой кислотам (для многолетних трав), а также жир экстрагированный, жир гидролизованный, влажность продукции для всей растительной продукции определялись на ИК-спектрометре согласно техпаспорту прибора.

Содержание Cu, Zn в растительной продукции определялось методом пламенной фотометрии с учетом ГОСТ:

1. Валовые формы меди и цинка определялись по ГОСТ 30692-2000 «Корма, комбикорма, комбикормовое сырье. Атомно-абсорбционный метод определения содержания меди, свинца, цинка и кадмия».

2. Содержание подвижных форм меди определялось  по ГОСТ 27995-88 «Корма растительные. Методы определения меди».

3. Содержание подвижных форм цинка определялось по ГОСТ 27996-88 «Корма растительные. Методы определения цинка».

Оборудование и реактивы:

1. Реактивы, указанные в ГОСТ и экспериментальных методиках.

2. Лабораторная посуда: колбы конические 100 мл, пробирки градуированные 25 мл, 50 мл, отмериватели, лопатка (шпатель), ступки и пестики фарфоровые, сито лабораторное, резинки медицинские, пленка полиэтиленовая химическая  и др.

3. Конверты почвенные, бумага фильтровальная и фильтры.

4. Весы электронные.

5. Ротатор.

6. pH-метр стационарный Hanna

7. Спектрофотометр КФК-3КМ

8. ИК-спектрометр SpectraStar XT

9. Двухлучевой атомно-абсорбционный спектрометр SHIMADZU EUROPA АА-7000 нового поколения для пламенного и электротермического атомно-абсорбционного анализа (ААС).

10. Аппарат для атомно-абсорбционного анализа  АСС Квант 2 АТ.

Метод ИК-спектроскопии использовался для анализа качества продукции (зерна пшеницы озимой и ячменя; многолетних трав) – жир экстрагированный, гидрализованный; влага; белок; клетчатка; зола; дисахариды; крахмал; измерение общего азота, подвижных калия, фосфора и некоторых иных показателей (для многолетних трав). Анализ качества растительной продукции осуществлялся на приборе UNITY SpectraStar XL.

Исследование вытяжек почвы на содержание разных форм меди и цинка проводилось при помощи атомно-абсорбционного метода (Двухлучевой атомно-абсорбционный спектрометр SHIMADZU EUROPA АА-7000; АСС Квант 2 АТ). Исследование содержание меди и цинка в растительных пробах – методом пламенной фотоспектрометрии. Анализ агрохимических свойств почвенныхобразцов производится на pH-метре стационарном Hanna, спектрофотометре КФК-3КМ.

Данные по агрохимическим свойствам почвы и содержанию Cu, Zn, а также по качеству растительного сырья получены на аппаратуре и оборудовании ФГБУ Химцентр «Московский», данные по содержанию Cu, Zn в растительном сырье - в Испытательном центре ФГБОУ ВО МСХА им. К.А. Тимирязева.

Использовался метод статистического испытания

Обработка результатов проводилась в табличном процессоре Microsoft Office 365 Exel (вычисление средних, ошибки среднего, дисперсии, стандартного отклонения, коэффициента вариации, наименьшей существенной разница, относительного содержания форм Cu, Zn; построение гистограмм), а также в пакете программы STATISTICA 13.3. (статистическая обработка – корреляционный анализ, непараметрическая статистика)

С помощью пакета STATISTICA была осуществлена проверка полученных при помощи инструментальных лабораторных и химических методов анализа рядов величин на нормальность распределения.

Так, за пределы нормального распределения для образцов почвы, например, выходят значения переменных pH, гумус, P2O5, K2O, значения форм Cu и Zn. Следовательно, методы параметрической статистики для исследования использованы нами быть не могли. В силу этого реализовывалась процедура статистической обработки – корреляционный анализ, построение корреляционных матриц и графиков для непараметрической статистики и критерий Спирмена.

В процессе исследования необходимо было описать общие изменения агрохимических свойств почвы, происходящей вследствие последействия внесения высоких доз органо-минеральной системы удобрений, а затем – используемой в опыте СШ 5 М экстенсивной и интенсивной модели внесения удобрений на фоне последействия.

3. Агрохимические свойства почв в процессе длительного применения удобрений по результатам анализа

На базе ФГБУ Химцентр «Московский» были проанализированы данные по 36 почвенным пробам 1992, 2004, 2011, 2016, 2017 гг. в части агрохимических свойств, а именно pH, гидролитической кислотности, количество органического вещества (гумуса),   подвижного фосфора (P2O5), подвижного калия (K2O).

Для анализа pH, Hr использовались навески 20 гр, для анализа подвижного фосфора и калия – навеска 10 гр. При анализе на органическое вещество использовалась навеска просеянной почвы 0, 3 гр. Методы анализа – согласно ГОСТ.

Для анализы были отобраны пробы с делянок, в 1960-1080-е гг. в опыте СШ 5 имевшие наиболее контрастный фон внесения удобрений, а именно – контроль, одна доза (50 Т/ га) навоза, две дозы навоза и навоз в сочетании с разным количеством доз NPK (от 1-й до 3-х), а на 2016-2017 гг. – как отсутствие (экстенсивная модель, 0), так и наличие актуального фона внесения удобрений (интенсивная модель, N 90 P 90 K 90) при выполнении предшествующего условия по фонам делянок в опыте СШ 5.

Приведем некоторые результаты анализа проб почвы в виде таблиц.

Таблица - 9. Пробы почвы 1992 -2017 гг. Агрохимические показатели, изучение последействия, экстенсивная система внесения удобрений, поля № 1 - 2.

Отмечены варьирования показателей: рН - 5, 6 - 6,1; Hг: 1 - 1,7 мг/экв-100 г; гумус: 1,7 - 2,2 %; P2O5: 59 - 214 мг/кг; K2O: 75 - 190 мг/кг.

Таблица - 10. Подвижный фосфор и калий при интенсивной модели внесения минеральных удобрений на фоне последействия.

Все полученные на этапе инструментального лабораторного анализа показатели перед работой со STATISTICA были проверены на нормальность распределения в указанном пакете STATISTICA 13.3 с целью определения приемлемых статистических методов обработки. Так как, как указано выше, многие из показателей (в частности, все полученные данные по Cu, Zn в почве и выятжки с ними, кроме вытяжки Cu, Zn с ААБ, pH 4, 8 и показателей валовой формы Cu) выходили на пределы нормального распределения, что свидетельствовало о существенных изменениях данных показателей во времени, для выявления статистически значимых закономерностей при изменении разных рядов данных, существенно различающихся внутри одного ряда, был выбран указанный выше метод корреляционного анализа для непараметрической статистики и критерий оценки – коэффициент Спирмена.

4.  Динамика изменения органического вещества пахотного слоя почвы

В качества первого примера варьируемой величины приведем такой показатель, как органическое вещество почвы (гумус).

Таблица - 11. Пробы почвы СШ 5, СШ 5 - М (ЦОС, пос. Барыбино, поля 1-2) 1992 - 2017 (гумус)

Выявим общую динамику содержания органического вещества почвы в пахотном слое  при последействии. От начала последействия по средним годовым значениям (без учета вносимых в СШ 5 поделяночно доз удобрений) происходит сначала общее падение содержания органического вещества (от 1992 к 2004 г., затем рост в 2011 и 2014 гг. с закладкой нового опыта и стабилизация значений на уровне средних за весь период в 2016 - 2017 гг. Таким образом, можно предположительно говорить о том, что количество органического вещества почвы зависит не только от последействия, но и от актуального севооборота в связи с разным выносом культурами, актуального фона удобрений и иных причин (таких, как погодные условия, разнящиеся по рассматриваемым годам и влияющие на вынос).

Рассмотрим динамику изменения количества органического вещества почвы в зависимости от делянки и, следовательно, от последействия ранее вносившейся дозы удобрений.

Таблица - 12. Гумус в пробах почвы 1992 – 2017 гг.,  последействие, экстенсивный и интенсивный вариант использования удобрений

Отмечаются более высокие (выше средней по выборке) значения показателей на делянках 2, 6, 7, что свидетельствует о наличии эффекта последействия высоких доз органо-минеральной системы удобрения в части накопления гумуса при сочетании высоких значений органической части (100 Т/га навоза) с наличием минеральной части (1 – 3 NPK). При этом в накоплении и сохранении гумуса наиболее высокие показатели имеет делянка 6 (последействие 100 Т/га навоза + 1 NPK).

Можно отметить как тенденцию, что на делянке с контролем (без удобрений в опыте 1960 – 1980 гг.) и на делянках 5, 7, 9  содержание гумуса в динамике растет, на делянке с внесением в СШ 5 одной дозы навоза в динамике падает.

Выявим иные причины динамики показателей органического вещества в почве. С этой целью проанализируем как данные и тенденции, используя аппарат элементарной статистики, так и корреляционный анализ с использованием критерия Спирмена (в программе Statistica 13.3).

Таблица - 13. Гумус в почвенных пробах 1992 – 2017 гг. по убыванию содержания на делянке (поле № 1 – 2).

Из приведенных данных видно, что наиболее высокие показатели гумусу совпадают с делянками, на которых изучается последействие высоких доз навоза (как правило, 100 Т/га) в комплексе с внесением хотя бы одной дозы NPK (или 50 Т/га и 3 NPK), прежде всего на тех частях делянок, где в возобновленном опыте СШ 5 М использовалась интенсивная система удобрений и имелся также актуальный фон внесения удобрений N 90 P 90 K 90. В этом случае значение содержания органического вещества  почвы превышало среднее. Наименьшее содержание органического вещества приходится на годы изучения последействия с их севооборотом, прежде всего на делянки с органической системой удобрения, контролем, а также и с органо-минеральной системой удобрения, например 50 Т/га +  3 NPK. Показательно, что низкое содержание органического вещества характерно и для возобновленного опыта (при экстенсивной системе) даже на фоне последействия высоких доз органо-минеральной системы удобрений в СШ 5 (например, 50 Т/га + 3 NPK и отсутствующий актуальный фон в 1992, 2011 и других годах). При наличии последействия высоких доз  органических удобрений значения гумуса на фоне экстенсивной системы удобрения в возобновленном опыте приближаются к средним значениям (например, в 2017 году при последействии 100 Т нав + 1 NPK).

Сравним попарно значения содержания органического вещества на наиболее контрастных по фону опыта СШ 5 делянок поля № 1, а именно делянки № 1 (контроль), 7 (две дозы навоза и три дозы минеральных удобрений), 9 (две дозы навоза) за каждый год включенных в наблюдения отборов проб (без актуального фона удобрений), а именно 1992, 2004, 2011, 2016, используя метод корреляционного анализа для непараметрической статистики (критерий Спирмена). 

Устанавливается корреляция между значениями гумуса в 2004 и в 2011 гг. (коэффициент корреляции равен 1). Это время, когда опыт по изучению последействия насчитывал более 10 лет длительности, удобрения не применялись и количество органического вещества в почве фактически значимо (после снижения в начале 1990-х годов) уже не изменялось. Можно сделать осторожный вывод на материале данных трех контрастных по внесению в 1960-1980-х гг. удобрений делянок, что спустя 10 лет после отмены внесения удобрений при оптимальном подборе севооборота количество органического вещества в почве значимо не меняется, стабильно (то есть может регулироваться правильным севооборотом). Вместе с тем, отрицательный коэффициент – 0, 50 в случае сопоставления 1992 и 2016 гг. показывает, что с течением времени и со сменой севооборота (при его неоптимальном подборе) количество органического вещества значимо изменилось.

Таблица - 14. Органическое вещество по вариантам №№ 1, 7, 9 в 1992 - 2016 гг., поле № 1

Таблица - 15. Попарное сравнение данных содержания органического вещества по трем делянкам (1, 7, 9) за год. Коэффициент Спирмена (Statistica 13.3)

Сравним в статистическом испытании данные по гумусу делянок 1, 5, 7, 9 2004, 2011, 2014, 2016, 2017 гг. с актуальным фоном и без актуального фона внесения удобрений по двум полям попарно, чтобы выявить тенденции в повышении или понижении гумуса в зависимости от срока последействия, условий поля, наличия/отсутствия актуального фона внесения удобрений (после указания года и критерия «gum» следует указание на отсутствие (0) или наличие (1) актуального фона удобрений, а затем – на номер поля, если это поле 2 (2).

Таблиц - 16. Органическое вещество по вариантам №№ 1. 5, 7, 9 в 2004 - 2017 гг. на полях № 1, 2 интенсивной и экстенсивной моделью внесения удобрений

Таблица - 17. Сравнение попарно данных по органическому веществу вариантов №№ 1, 5, 7, 9, поля №№ 1, 2; с учетом интенсивной/экстенсивной системы внесения удобрений

Приведенная таблица попарных сравнений указывает факторы, влияющие на показатели гумуса: наличие-отсутствие актуального фона внесения удобрений, предшественник (севооборот), общие почвенные естественные условия поля, длительность последействия.

Так, мы отмечаем корреляцию - неизменность показателей гумуса без внесения удобрений в 2004 и 2016 гг. (коэффициент Спирмена - 0, 80), в 2004 и 2011 гг. (коэффициент Спирмена – 0, 63) на одном и том же поле. Резкое различие между уровнем гумуса в 2014 году без внесения удобрений и в 2016 году при внесении удобрений на одном и том же поле, при минимальных расхождениях в данных для 2016 года на частях делянок с внесением и без внесения удобрений. Различия между данными 2004 года на фоне последействия и 2014 при внесении удобрений (- 0, 8), между данными 2014 года при внесении удобрений и данными 2016 года при экстенсивной системе (- 1, 0).

Высокая корреляция наблюдается не только между данными по органическому веществу на одном и том же поле в разные годы последействия (например, в 2004 и в 2016 году) без внесения удобрений (0, 8), но также и на разных полях в разные годы при внесении удобрений – 2014 (1-е поле) и 2017 (2-е поле), коэффициент 0, 8. Если речь идет об одном и том же поле на фоне экстенсивной или интенсивной модели внесения удобрений в один и тот же год, то данные по органическому веществу, как уде отмечалось нами,  значимо близки: например, на поле 2, 2017 год (коэффициент корреляции  0, 63). Таким образом, установлено, что количество гумуса на делянке изменяет совокупность факторов: срок последействия, наличие интенсивной системы удобрений в новом опыте, особенности севооборота и общие почвенные  условия поля.

При наличии в качестве факторов только длительности последействия при правильном подборе севооборота возможно достичь устойчивых, стабильных, близких к постоянным, показателей гумуса.

Отметим еще раз, что наиболее высокие показатели гумуса (с учетом значений НСР) выявлены были в образцах почвы 2016 – 2017 гг., как экстенсивной, так и интенсивной модели внесения удобрений, а именно в образцах с поля № 2, делянка № 6 (последействие 100 т/га навоза + 1 NPK) и делянка № 5 (последействие 50 т/га навоза + 3NPK      1), интенсивная модель внесения удобрений, в образце с поля № 1, делянка № 1 (контроль), экстенсивная модель (без удобрений), а также в образцах с поля № 2, делянка № 7 (последействие  100 т/га навоза + 3 NPK), как экстенсивная, так и интенсивная модель внесения удобрений. Во всех названных случаях значения гумуса – от 2, 8 до 2, 2. Характерно, что наиболее низкие значения наличия органического вещества в почве также относятся к 2016 – 2017 гг. (то есть можно отметить, что с течением времени наблюдается широкая вариабельность значений гумуса в почве), а именно, в частности, в образце почвы с поля № 2, делянка № 1 (контроль), 2017, экстенсивная модель внесения удобрений (без актуального фона).

5.Динамика изменений pH и гидролитической кислотности в результате последействия СШ 5 и в опыте СШ 5 М

Общая тенденция последействия заключается в том, что по годам (согласно таблице) pH падает (от 6, 1 в 1992 г. в среднем по полю до 5, 5 в 2016 г. по лому же полю и 5, 6 в 2017 году по полю № 2), а Hr (гидролитическая кислотность) растет (от 1, 1 в 1992 г. в среднем по полю до 1, 6 в 2016 по тому же полю и 1, 34 в 2017 г. по полю № 2). При этом НСР в годы последействия (то есть вариабельность значений в рамках поля на разных делянках) растет (соответственно от 0, 3 для pH и Hr в 1992 г. до 0, 35 для pH и 0, 6 для Hr в 2011 г.), а в опыте СШ 5 М, несмотря на наличие частей делянок с экстенсивной и интенсивной моделью внесения удобрений – падает (соответственно поле № 1 в 2016 г. для pH – НСР 0, 17, для Hr – НСР 0,28, в 2017 г. для pH  НСР – 0, 11, для Hr  НСР – 0, 19), снижая вариабельность данных. Необходимо учитывать, что на всех полях опыта известкование проведено в 2011 г, ранее – в 1980-е гг.

Таким образом, происходит, и на фоне последействия, и при возобновлении опыта и дальнейшем окультуривании почвы ее подкисление.

Отразим взаимозависимости  pH, Hr и количества органического вещества почвы на графиках.

График 1. Зависимость количества органического вещества  почвы (%)  от pH почвы в образцах

График 2. Зависимость количества органического вещества  почвы  (%) от Hr почвы в образцах

Таким образом, при росте гидролитической кислотности и падении pH имеется тенденция к снижению количества органического вещества почвы. Но так как данная зависимость не единственная, процесс не является однозначным, о чем свидетельствует и разброс значений на графике.

6.Динамика изменений подвижного фосфора и калия на фоне последействия и интенсивной/экстенсивной системы удобрений в опыте СШ 5 М

В связи с отменой внесения удобрений в 1992 – 2011 гг. наиболее подвержены из агрохимических свойств почвы изменения количества подвижного фосфора и калия. С 1992 к 2011 гг. их показатели снижаются от 156 мг/кг  в 1992 для фосфора к 126, 7 мг/кг в 2004 г., для калия – от 131, 2 в 1992 г. до 110, 5 в 2004 г. В 2011 г. с началом опыта СШ 5 М на частях делянок без внесения удобрений количество подвижного фосфора и калия продолжает снижаться, а на частях делянок с внесением минеральных удобрений (N 90 P 90 K 90) начинает стабильно  увеличиваться и на первом, и на втором поле. Для описания последействия в части подвижного фосфора и калия  важно, что НСР при последействии (для калия прежде всего) увеличивается, что говорит о большей вариабельности значений и о сохранении более высоких показателей для данных элементов на делянках с последействием более высоких доз удобрений. Так, и в 2004 г. (соответственно подвижный фосфор – 181 мг/кг, калий – 177 мг/кг при соответствующих средних значениях 126, 7 и 110, 5 мг/кг), и в 2011 г. (соответственно подвижный фосфор – 182 мг/кг, калий – 174 мг/кг при соответствующих средних значениях 125, 3 и 133, 0 мг/кг) наиболее высокие показатели подвижных фосфора и калия сохраняются на делянке 7 с дозой внесения удобрений в опыте СШ 5 100 т/га навоза + 3 NPK. В 2011 г. наблюдается рост подвижного фосфора и калия также на делянке 5, с фоном в опыте СШ 5 50 т/га навоза + 3 NPK. В дальнейшем (2016 – 2017 гг.) тенденция к более высокому количеству подвижных фосфора и калия на делянках с последействием высоких доз органо-минеральной системы удобрений опыта СШ 5 (прежде всего, делянки 7, 5) сохраняется, а на делянке 1 (контроль в опыте СШ 5) количество подвижного фосфора прежде всего продолжает падать (соответственно подвижный фосфор на поле 1 в 2016 г. – 59 мг/кг, в 2017 г. на поле 2 – 66 мг/кг).

При интенсивной модели внесения удобрений (N 90 P 90 K 90) в опыте СШ 5 М в 2016 – 2017 гг. подвижные фосфор и калий растут, при этом показатели также являются наиболее высокими на делянках с проявлением последействия – вне зависимости от номера поля (1-2), т.е. на делянках №№ 7, 5, 6. Более увеличивается количество подвижного калия, по которому показатели на всех делянках, за исключением контроля в опыте СШ 5, выравниваются и существенно отклоняются от средней по выборке.

График 3. Взаимозависимость подвижных фосфора (P2O5) и калия (K2O) в почве образцов

График 4. Зависимость количества подвижного фосфора (P2O5), мг/кг, от значения гидролитической кислотности почвы

График 5. Зависимость количества подвижного калия (К2O), мг/кг, от значения гидролитической кислотности почвы

Таким образом, в виде зависимости прослеживается процесс накопления подвижных фосфора и калия и повышения гидролитической кислотности при последействии и внесении удобрений в новом опыте СШ 5 М в случае использования интенсивной модели.

Чтобы подтвердить или опровергнуть данные наблюдения, проведем статистическое испытание – сравним с помощью корреляционного анализа данные по подвижному фосфору почвы делянок 1, 7, 9 по годам – 1992, 2004, 2011, 2016, 2017 попарно.

Таблица - 18. Подвижный фосфор,  варианты №№ 1, 7, 9  в 1992, 2004, 2011, 2016, 2017  гг., поля № 1 - 2

Таблица - 19. Попарное сравнение данных содержания P2O5, варианты  №№ 1, 7, 9. Коэффициент Спирмена (Statistica 13.3)

Результаты статистического  испытания доказывают стабильность показателя подвижного фосфора в почве. При этом стабильные близкие показатели объединяют между собой в разных вариантах с коэффициентом совпадения 1, 0 годы изучения последействия – 1992, 2004, 2011 и варианты с интенсивной системой удобрения в 2016, 2017 гг. Менее тесная, но значимая корреляция наблюдается попарно между данными по свободному фосфору в годы изучения последействия и вариантами с экстенсивной системой удобрения в 2016-2017 гг. с коэффициентом 0, 5.

Можно предположить, что после 20 лет последействия сходное содержание подвижного фосфора с данными лет наблюдения могут дать образцы почвы с делянок при возобновлении внесения минеральных удобрений, пополняющих запас подвижного фосфора.

Проведем статистический эксперимент с аналогичной выборкой данных по подвижному калию в почве делянок 1, 7, 9 за годы 1992, 2004, 2011, 2016 (без удобрения), 2016 (с удобрением), 2017 (без удобрения), 2017 (с удобрением), чтобы установить статистическую близость или различия между показателями за разные годы.

 Таблица - 20. Подвижный калий в почве, варианты №№ 1, 7, 9 в 1992, 2004, 2011, 2016, 2017 гг., поля № 1 - 2

Таблица - 21. Попарное сравнение данных содержания K2O, варианты №№ 1, 7, 9. Коэффициент Спирмена (Statistica 13.3)

Данные показывают, что большинство показателей за все годы коррелирует друг с другом с коэффициентом корреляции по Спирмену 1, 0, за исключением делянок поля 2 с экстенсивной моделью, имеющего корреляцию по 2017 г. с остальными данными попарно с коэффициентом 0, 5. При внесении удобрений показатели подвижного калия на разных полях становятся близкими с точки зрения математической статистики.

7.  Общая динамика изменения агрохимических свойств почвы

Приведем корреляционную матрицу показателей агрохимических свойств почвы за 1992 – 2017 гг.

Таблица - 22. Коэффициенты корреляции между значениями агрохимических показателей образцов почв 1992 – 2017 гг (коэффициент Спирмена).

Как следует из матрицы, выраженная статистически значимая обратная зависимость существует между значениями pH и Hr (коэффициент  -0, 88), менее выраженная обратная зависимость – между pH и количеством подвижного калия (коэффициент  -0, 40). Прямая статистически значимая зависимость существует между значениями подвижного калия и фосфора (коэффициент 0, 64), менее выраженная прямая статистически значимая зависимость – между значениями подвижного калия и количеством органического вещества почвы (коэффициент 0, 55), а также со значениями гидролитической кислотности (коэффициент 0, 47).

График 6. Изменения количества органического вещества почвы (%) при изменении значений подвижного калия (К2О), мг/кг

8. Влияние длительного применения удобрений и на качество сельскохозяйственной продукции

К отобранным и обработанных образцам почвы, рассматривавшимся выше, в ходе работы над исследованием были проанализированы все данные о ротациях, севообороте, культурах указанных в выборках почвы выделенных лет, а также погодные условия вегетационного периода растений в годы отбора почвенных и растительных проб.

Однако сами растительные архивные образцы в базе отдела длительных опытов ВНИИА были обнаружены в связи с утратами при хранении только для 2013, 2016, 2017 гг.

Проанализирует изменения качества продукции в зависимости от доз последействия, года отбора растительных проб, экстенсивной или интенсивной системы применения удобрений в настоящее время, а также от агрохимических свойств почвы и показателей Cu, Zn по формам в ней.

9. Погодные условия за годы отбора растительных проб: температура воздуха, осадки

Приведем графики температуры воздуха и осадков помесячно за годы, в которые был произведен отбор имеющихся растительных образцов (2013, 2016, 2017 гг.) и проанализируем возможную взаимосвязь погодных условий вегетационного периода, качества  и урожайности рассматриваемых в исследовании культур.

Таблица - 23. Температура воздуха за период вегетации по данным метеопоста пос. Барыбино