Efficiency of phosphorus fertilizers: research results in long-term field experiments in Russia, Great Britain and China

封面

如何引用文章

全文:

开放存取 开放存取
受限制的访问 ##reader.subscriptionAccessGranted##
受限制的访问 订阅存取

详细

The results of research in long-term field experiments on the effectiveness of phosphorus fertilizers are presented. All experiments were based on the classical scheme and included, in addition to the control variant (without fertilizers), a nitrogen-potassium background, on which the effectiveness of phosphorus fertilizers was studied. At the same time, regional specifics were taken into account in each experiment: liming at the Experimental Station of the All-Russian Research Institute of Agrochemistry (Russia), the effectiveness of phosphorus fertilizers at increasing doses of nitrogen N100–300 at the Rothamsted Experimental Station (Great Britain), a combination of phosphorus fertilizers with manure at the Chinese National Soil Fertility Monitoring Base. In long-term experiments, the dynamics of changes in the content of mobile phosphorus, as well as individual fractions, taking into account the emerging balance of P2O5, are presented. It is shown that the redistribution of phosphorus between different soil fractions is reversible, and the direction of the processes depends on the emerging balance of P2O5. Phosphorus accumulated in more firmly held forms can subsequently be released and absorbed by cultivated crops. In all field experiments an increase in the yield gap between NK and NK + P variants was observed over time. On the one hand, this is due to a significant decrease in the phosphorus content in the background NK variant (in acidic soils – also an increase in Al mobility), in which phosphorus removal significantly exceeds control (without fertilizers), on the other – a significant increase in the content of P2O5 in the soil with a positive balance. In a long-term experiment at the Experimental Station of the Institute of Agrochemistry, the difference coefficient of phosphorus utilization from fertilizers was 25–27, at the Rothamsted station – 25–41, at the Chinese National Soil Fertility Monitoring Base – 45%. Attention is drawn to the high payback of phosphorus fertilizers in experiments at the Rothamsted experimental station (Great Britain) – 22–39 kg of grain/kg of P2O5 (when cultivating winter wheat in crop rotation). The main method of increasing payback in this case was the use of high doses of nitrogen – up to 200 kg N/ha. Studies have shown that liming acidic soils to a slightly acidic reaction, the use of zinc micronutrients, as well as phosphate-mobilizing microorganisms, are essential methods to increase the effectiveness of phosphorus fertilizers.

全文:

受限制的访问

作者简介

A. Naliukhin

Russian State Agrarian University–Timiryazev Moscow Agricultural Academy

编辑信件的主要联系方式.
Email: naliuhin@yandex.ru
俄罗斯联邦, ul. Pryanishnikova 6, Moscow 127434

N. Kirpichnikov

D.N. Pryanishnikov All-Russian Research Institute of Agrochemistry

Email: naliuhin@yandex.ru
俄罗斯联邦, ul. Pryanishnikova 31a, Moscow 127550

S. Bizhan

D.N. Pryanishnikov All-Russian Research Institute of Agrochemistry

Email: naliuhin@yandex.ru
俄罗斯联邦, ul. Pryanishnikova 31a, Moscow 127550

Yu. Guseva

Russian State Agrarian University–Timiryazev Moscow Agricultural Academy

Email: naliuhin@yandex.ru
俄罗斯联邦, ul. Pryanishnikova 6, Moscow 127434

参考

  1. Новиков Н.Н. Биохимия растений. М: ЛЕНАНД, 2022. 680 с.
  2. Государственный доклад о состоянии и использовании минерально-сырьевых ресурсов Российской Федерации в 2021 г. Министерство природных ресурсов и экологии РФ, Федеральное агентство по недропользованию (Роснедра) / Под ред. Д.Д. Тетенькина, Е.И. Петрова. М., 2022. 622 с.
  3. Geological U.S. Survey. Mineral commodity summaries. Available at USGS website (NMIC, National Minerals Information Center) on January, 2022.
  4. Налиухин А.Н. 80 лет Географической сети полевых опытов с удобрениями // Плодородие. 2021. № 3(120). С. 6–8.
  5. Росстат. Внесение удобрений под урожай 2022 г. и проведение работ по химической мелиорации земель. http//rosstat.gov.ru›storage/mediabank/Vnesen_udobren
  6. Сычев В.Г., Шафран С.А. О балансе питательных веществ в земледелии России // Плодородие. 2017. № 1. С. 1–4.
  7. Шафран С.А., Кирпичников Н.А., Ермаков А.А., Семенова А.И. Динамика содержания подвижного фосфора в почвах Нечерноземной зоны и его регулирование // Агрохимия. 2021. № 5. С. 14–20. doi: 10.31857/S0002188121050100
  8. Кирпичников Н.А., Бижан С.П. Влияние последействия извести и систематического применения удобрений на агрохимические свойства дерново-подзолистой почвы и урожайность зерновых культур // Агрохимия. 2023. № 4. С. 39–43. doi: 10.31857/S0002188123040063
  9. Кирпичников Н.А. Влияние извести на фосфатный режим слабоокультуренной дерново-подзолистой почвы при длительном применении удобрений // Агрохимия. 2016. № 12. С. 3–8.
  10. Налиухин А.Н., Бижан С.П., Старостина Е.Н. Эффективность применения микроудобрений при возделывании зерновых культур на тяжелосуглинистых дерново-подзолистых почвах Центрального Нечерноземья // Изв. ТСХА. 2022. № 4. С. 5–15. doi: 10.26897/0021-342X-2022-4-5-15
  11. Шильников И.А., Сычев В.Г., Зеленов Н.А., Аканова Н.И., Федотова Л.С. Известкование как фактор урожайности и почвенного плодородия. М.: ВНИИА, 2008. С. 105–300.
  12. Ельников И.И., Пивоварова И.А. О варьировании относительного оптимума содержания подвижного фосфора в почве в условиях Нечерноземной зоны // Агрохимия. 1985. № 2. С. 113–124.
  13. Кулаковская Т.Н. Оптимизация агрохимической системы почвенного питания растений. М., 1990. 218 с.
  14. Кирпичников Н.А., Мергель С.В., Черных И.Н., Черных H.A. К вопросу об оптимизации фосфатного режима дерново-подзолистых тяжелосуглинистых почв // Агрохимия. 1993. № 8. С. 12–20.
  15. Чумаченко И.Н., Сушеница Б.А., Алиев Ш.А., Капранов В.Н., Дышко В.Н., Прудников П.В. Закономерности формирования фосфатного фонда почв при применении биогенных веществ в составе нетрадиционного минерального сырья и продуктивность их использования // Бюл. ВНИИА, 2003. № 117. С. 134–136.
  16. Касицкий Ю.И. Об оптимальном содержании подвижного фосфора в почвах Нечерноземной зоны СССР // Агрохимия. 1991. № 6. С. 107–125.
  17. Петрова Л.И., Анюшина Т.Г. Оптимальные параметры агрохимических свойств окультуренной дерново-подзолистой почвы в льняном севообороте // Сб. научн. тр. ВНИИЛ. Вып. ХХIII. 1986. С. 92–101.
  18. Сорокина О.Ю. Оптимизация агрохимических характеристик почвы – основа улучшения качества льнопродукции // Мат-лы Всерос. совещ. «Экологические функции агрохимии в современном земледелии». М.: ВНИИА, 2008. С. 189–192.
  19. Тихомирова В.Я. Урожайность и качество волокнистой льнопродукции при разной обеспеченности почвы фосфором и калием // Плодородие. 2010. № 1. С. 9–10.
  20. Налиухин А.Н., Шафран С.А. Окупаемость фосфорных удобрений прибавкой урожая льна-долгунца на дерново-подзолистых почвах // Плодородие. 2014. № 3. С. 2–4.
  21. Сычев В.Г., Лапа В.В., Цыганов А.Р., Цыганова А.А., Тарасевич А.Г. Фосфор в почвах и системе удобрения сельскохозяйственных культур в республике Беларусь // Плодородие. 2023. № 5(134). С. 47–50. doi: 10.25680/S19948603.2023.134.12
  22. Chang S.C., Jackson M.L. Fractionation of soil phosphorus // Soil Sci. 1957. V. 84. P. 133–144.
  23. Hedley M.J., Stewart J.W.B., Chauhan B.S. Changes in inorganic and organic phosphorus induced by cultivation practices and laboratory incubations // Soil Sci. Soc. Am. J. 1982. V. 46. P. 970–976.
  24. Tiessen H., Moir J.O. Characterization of available P by sequential extraction. // Soil sampling and methods of analysis / Ed. M.R. Carter. Can. Soil Sci. Soc., Boca Raton, FL.: Lewis Publ., 1993. P. 75–86.
  25. Гинзбург К.Е., Лебедева Л.С. Методика определения минеральных форм фосфатов почвы // Агрохимия. 1971. № 1. С. 125–136.
  26. Кирпичников Н.А., Адрианов С.Н. Действие и последействие фосфорных удобрений на дерново-подзолистой тяжелосуглинистой почве при различной степени известкования // Агрохимия. 2007. № 10. С. 14–23.
  27. Васбиева М.Т., Завьялова Н.Е. Фосфатный режим дерново-подзолистой почвы естественных и агрофитоценозов // Бюл. Почв. ин-та им. В.В. Докучаева. 2021. Вып. 107. С. 92–115. doi: 10.19047/0136-1694-2021-107-92-115
  28. Конончук В.В. Оптимизация системы удобрения в зернокормовом севообороте на светло-каштановой почве Поволжья при орошении: Автореф. … д-ра с.-х. наук. М.: ВНИИА, 2004. 35 с.
  29. Blackwell M.S.A., Darch T., Haslam R. Phosphorus use efficiency and fertilizers: future opportunities for improvements // Front. Agr. Sci. Eng. 2019. V. 6(4). P. 332–340. https://doi.org/10.15302/J-FASE-2019274
  30. Withers P.J.A., Sylvester-Bradley R., Jones D.L., Healey J.R., Talboys P.J. Feed the crop not the soil: rethinking phosphorus management in the food chain // Environ. Sci. Technol. 2014. V. 48(12). P. 6523–6530.
  31. Johnston A.E., Poulton P.R. Phosphorus in agriculture: A Review of results from 175 years of research at Rothamsted, UK // J. Environ. Qual. 2019. V. 48(5). https://doi.org/10.2134/jeq2019.02.0078
  32. Blake L., Johnston A.E., Poulton P.R., Goulding K.W.T. Changes in soil phosphorus fractions following positive and negative phosphorus balances for long periods // Plant Soil. 2003. V. 254. P. 245–261.
  33. Syers J.K., Johnston A.E., Curtin D. Efficiency of soil and fertilizer phosphorus use. Reconciling changing concepts of soil phosphorus behaviour with agronomic information. Rome: FAO, 2008. Р. 37–38.
  34. Шафран С.А., Кирпичников Н.А., Ермаков А.А., Семенова А.И. Динамика содержания подвижного фосфора в почвах Нечерноземной зоны и его регулирование // Агрохимия. 2021. № 5. С. 14–20. doi: 10.31857/S0002188121050100
  35. Wang Q., Qin Zhen-han, Zhang Wei-wei, Chen Yan-hua, Zhu Ping, Peng Chang, Wang Le, Zhang Shu-xiang, Colinet G. Effect of long-term fertilization on phosphorus fractions in different soil layers and their quantitative relationships with soil properties // J. Integrat. Agricult. 2022. V. 21. doi: 10.1016/j.jia.2022.07.018
  36. Wu Q.H., Zhang S.X., Feng G., Zhu P., Huang S.M., Wang B.R., Xu M.G. Determining the optimum range of soil Olsen P for high P use efficiency, crop yield, and soil fertility in three typical cropland soils // Pedosphere. 2020. V. 30. № 6. P. 832–843.
  37. Кирпичников Н.А., Бижан С.П. Приемы повышения эффективности фосфорных удобрений в зависимости от известкования при возделывании зерновых культур на дерново-подзолистой почве // Агрохимия. 2022. № 7. С. 33–39. doi: 10.31857/S0002188122070079. EDN JIVLVU
  38. Шафран С.А. Научные основы и современные методы определения доз применения минеральных удобрений. М.: ВНИИА им. Д.Н. Прянишникова, 2022. 236 с. doi: 10.25680/VNIIA.2019.25.58.108

补充文件

附件文件
动作
1. JATS XML
2. Fig. 1. The effect of phosphorus fertilizers and periodic liming with different doses of CaCO3 of sod-podzolic heavy loamy soil on the yield of grain crops in crop rotations, c.e./ha.

下载 (428KB)
3. Fig. 2. Dependence of the content of mobile aluminum in sod-podzolic heavy loamy soil on the value of exchangeable acidity (a), crop yield on the value of hydrolytic acidity (b).

下载 (241KB)

版权所有 © The Russian Academy of Sciences, 2024