Отчет за 2025 год по бюджетной программе 217 в рамках грантовое  финансирования МОН РК AP261040031 «Агроэкологическая оценка антропогенных изменений почвы при длительном применении удобрений в условиях изменяющего климата»

Цель на 2025 год Агроэкологическая оценка орошаемой светло-каштановой почвы при длительном применении удобрений в многофакторном опыте с удобрениями в условиях изменяющегося климата.

Задачи на 2025 год: 

1. Оценить количественные показатели содержания подвижных макро (азота, фосфора, калия, серы, магния, кальция), микроэлементов (цинка, бора, железа, марганца, молибдена, кобальта, меди) и тяжелых металлов (кадмия, свинца, хрома, стронция, селена, мышьяка, алюминия) в длительно удобряемой орошаемой светло-каштановой почве при различной интенсивности применения минеральных и органических удобрений и дать оценку ее агроэкологического состояния.
2. Выявить количественную взаимосвязь  и направленность влияния возрастающих норм  азотных, фосфорных, калийных удобрений и навоза при самостоятельном и совместном их применении на изменения содержание микроэлементов и тяжелых металлов в светло-каштановой почве.
3. Определить   содержани макро, микроэлементов и тяжелых металлов в основной и побочной продукции возделываемых культур плодосменного севооборота при различной интенсивности применения удобрений.
4. Установить влияние длительности и интенсивности применения минеральных и органических удобрений на размеры потребления   и вынос макро, микро элементов и тяжелых металлов  урожаем возделываемых культур.
5. Выявить влияние изменения климата, обеспеченности почвы отдельными макро, микро элементами и  оценить их взаимодействие на продуктивность возделываемых культур.
6. Определить баланс макро и микро элементов в длительно удобряемой светло-каштановой почве под культурами плодосменного севооборота при различной интенсивности применения минеральных (NPK) и органических (навоз КРС) удобрений.
7. Дать экономическую эффективность длительного и систематического применения удобрений под культуры плодосменного севооборота.

Полученные результаты:

В ходе работы в полевых условиях ранней весной были проведены мероприятия по планировке участка, разбивке опытов, распределению делянок по повторности, внесению удобрений и выполнению посевных работ. В основном на посевной площади были внесены макроэлементы — фосфор, азот и калий, а из органических удобрений внесён навоз в дозе 20 т/га. Кроме того, по фазам развития озимой пшеницы осуществлялись наблюдения и учёты. Схема опыта представляет собой неполную факториальную схему 1/8 (4х4х4х4), включающую 32 варианта в двухкратной повторности и размещенной на площади в форме квазилатинского квадрата 8х8. Для удобства изложения схемы  произведено кодирование вариантов. Каждый вариант обозначается в виде четырехзначного числа, порядок цифр в котором обозначает  виды удобрений (первая – азотные, вторая – фосфорные, третья – калийные, четвертая -навоз),  а их значение – норму соответствующего удобрения (0,1,2 или 3). Одинарная норма минерального удобренимя составила под озимую пшеницу N60, P60, K60, норма навоза — 20 т/га. Следовательно кодированная норма удобрений, например 3113, составляет N180P60K60 кг/га действующего вещества и 60 т/га полуперепревшего навоза. 

Дана оценка количественных показателей содержания подвижных форм макроэлементов (азота, фосфора, калия, серы, магния, кальция), микроэлементов (цинка, бора, железа, марганца, молибдена, кобальта, меди) и тяжёлых металлов (кадмия, свинца, хрома, стронция, селена, мышьяка, алюминия) в длительно удобряемой орошаемой светло-каштановой почве при различной интенсивности применения минеральных и органических удобрений, а также дана оценка её агроэкологического состояния.  Исследования проведены на светло-каштановой среднесуглинистой, хорошо окультуренной почве. В опытах использовали карбамид, аммиачную селитру, аммофос, калий сернокислый и навоз КРС. Минеральные удобрения вносили под основную обработку и в подкормку, навоз — под кукурузу с последействием под озимую пшеницу (пятый год). Содержание гумуса наиболее зависело от навоза и фосфорных удобрений. При внесении 60 т/га навоза содержание гумуса сохранялось на уровне 2,11 % (на 0,13 % выше контроля), а совместное применение с фосфором повышало его до 2,30 %. Возрастающие дозы азота и фосфора при самостоятельном и совместном внесении снижали содержание органического вещества. Максимальное увеличение содержания щелочногидролизуемого азота обеспечивал навоз (до +23,8 мг/кг). Азотные удобрения и их сочетание с фосфорными увеличивали содержание на 14,6 и 11,1 мг/кг соответственно. Калийные удобрения на фоне навоза снижали данный показатель. Содержание нитратного азота находилось в пределах 6,4–8,6 мг/кг; достоверное влияние оказывали фосфорные удобрения, косвенно стимулируя минерализацию органического азота и нитрификацию. Главное влияние на содержание подвижного Р₂О₅ (r = 0,82) оказали фосфорные удобрения. Длительное применение только N и P приводило к истощению подвижных форм К₂О. Органические удобрения являлись дополнительным источником калия (24,3 кг К₂О 1/т навоза) и способствовали его удержанию в обменной форме. Содержание подвижной серы варьировало в пределах 9,2–14,5 мг/кг (высокая обеспеченность). Азотные удобрения оказывали незначительное отрицательное влияние, за исключением высоких доз (210–270 кг/га), где отмечено увеличение за счёт минерализации органического вещества. Совместное применение РК удобрений способствовало росту содержания серы вследствие поступления её из суперфосфата и сульфата калия. Исходное содержание обменного кальция составляло 2900–3000 мг/кг, магния — 370–420 мг/кг. Соотношение Ca:Mg ≈ 7,5–8,0 : 1 указывает на высокую насыщенность основаниями и умеренный магниевый дефицит, характерный для карбонатных почв региона. 

Выявлены количественные взаимосвязи и направленность влияния возрастающих норм азотных, фосфорных и калийных удобрений, а также навоза при их раздельном и совместном применении на изменение содержания микроэлементов и тяжёлых металлов в светло-каштановой почве.  Длительное применение удобрений изменяло содержание микроэлементов (Zn, Cu, Mn, Fe, B, Mo, Co), не вызывая загрязнения почвы. Однако при длительном (20–40 лет) внесении высоких доз фосфорных удобрений возможно накопление Cd и Pb, поступающих как примеси. Исходное содержание тяжёлых металлов (Pb, Cd, Cr) находилось значительно ниже ПДК и соответствовало естественному фону. 

Варианты с фосфорными удобрениями характеризовались снижением содержания азота в соломе при увеличении доз — с 0,36 % до 0,20 %. Это связано с ускорением созревания растений и перераспределением азота в зерно. Совместное применение азота и навоза (NH) обеспечивало стабильное увеличение содержания азота в соломе до 0,55–0,60 %, что обусловлено равномерным поступлением азота и улучшением свойств почвы, однако прирост был ниже, чем при минеральном азоте из-за постепенной минерализации органического вещества. Содержание общего фосфора в зерне увеличивалось с 0,68 % (контроль) до 0,95–1,00 % при максимальных дозах. Наибольший эффект отмечен при внесении фосфора с навозом (PH) — прирост около 0,30 %. При вариантах N и P — повышение до 0,80–0,85 %, при NH — до 0,82 %. В соломе содержание P₂O₅ составляло 0,09–0,17 %, максимум — при внесении навоза и фосфора. На вариантах NH содержание фосфора в соломе снижалось до 0,07–0,08 %, что связано с его перераспределением в зерно. Содержание микроэлементов в зерне и соломе находилось в пределах фоновых значений и не превышало санитарные нормативы. В зерне преобладали Zn, Fe и Mn: содержание цинка — 25–28 мг/кг, меди — 6–8 мг/кг, марганца — 35–40 мг/кг, железа — 80–92 мг/кг. Наибольшее накопление Zn и Cu отмечено при органо-минеральной системе (навоз + NPK) — на 15–25 % выше контроля. В соломе концентрации микроэлементов были выше (Zn — 40–55, Cu — 8–10, Mn — 250–310, Fe — 300–380 мг/кг), что связано с их аккумуляцией в вегетативных органах. Содержание тяжёлых металлов (Pb, Cd, Cr, Ni) в зерне и соломе было низким: Pb — 0,10–0,12; Cd — 0,02–0,03; Cr — 0,20–0,30; Ni — 0,30–0,45 мг/кг, что значительно ниже ПДК. В соломе показатели были выше, но также безопасны. Применение минеральных и органо-минеральных удобрений не вызвало накопления тяжёлых металлов; при внесении навоза отмечалось даже снижение подвижных форм Pb и Cd за счёт связывания их гумусовыми веществами. Поглощение элементов питания озимой пшеницей в фазу кущения зависело от доз и сочетания удобрений. Азот усваивался от 0,15 г (контроль) до 0,27 г на 50 растений, фосфор — от 0,018 до 0,055–0,057 г, калий — от 0,13 до 0,23 г. Совместное применение N и P обеспечивало наибольшее поглощение всех элементов. При использовании полного минерального удобрения (NPK) поступление элементов составляло: азот — 160–180 кг/га, фосфор — 90–160 кг/га, калий — 120–180 кг/га. С урожаем выносилось 110 кг/га азота, 35 кг/га фосфора и 130 кг/га калия. Формировался положительный баланс азота (+30–40 кг/га) и фосфора (+25–30 кг/га) и близкий к нулевому баланс калия. Таким образом, применение минеральных и органо-минеральных удобрений способствует повышению содержания макро- и микроэлементов в растениях без риска загрязнения тяжёлыми металлами и обеспечивает положительный агрохимический баланс почвы.

В экстремальных погодных условиях 2025 года — при высоких температурах и дефиците осадков — эффективность удобрений проявилась неодинаково. Наибольший прирост урожайности обеспечили фосфорные удобрения (P): урожай увеличился с 33 до 43 ц/га за счёт стимуляции корнеобразования и повышения засухоустойчивости растений. Азотные удобрения (N) дали умеренный эффект (36–37 ц/га), что связано с ограниченным использованием азота при недостатке влаги. Навоз (H), на пятый год последействия, способствовал стабилизации урожайности (38–39 ц/га) благодаря улучшению структуры и влагоудерживающей способности почвы. Калий (K) оказал незначительное влияние из-за высокой исходной обеспеченности почвы, а комбинация фосфора с навозом (PH) оказалась неэффективной, вероятно, вследствие связывания элементов питания в труднодоступные органо-минеральные комплексы при засушливых условиях.

Проведён расчёт баланса макроэлементов в длительно удобряемой светло-каштановой почве под культурами плодосменного севооборота при различной интенсивности применения минеральных и органических удобрений. При экстенсивном возделывании озимой пшеницы в условиях орошения наблюдался отрицательный баланс по основным элементам питания. Без удобрений дефицит составлял: N – 56,9 кг/га, P – 17,0 кг/га, K – 55,9 кг/га; лишь по фосфору фиксировался небольшой положительный баланс (19,1 кг/га). Существенное улучшение баланса отмечено при N₁₂₀P₁₂₀K₁₂₀ + навоз 40 т/га: положительный баланс N – 8,4 кг/га, P – 83,4 кг/га, K – 53,7 кг/га. Максимальные дозы удобрений (N₁₈₀P₁₈₀K₁₈₀ + навоз 60 т/га) обеспечили наибольший положительный баланс: N – 70,9 кг/га, P – 150 кг/га, K – 109 кг/га.

Внедрение в производство

В КХ «Аманжол» на площади 1 гектар был внедрён и посеян лён. Также проведено агрохимическое обследование тёмно-каштановой почвы на содержание макро- и микроэлементов, а также тяжёлых металлов.