CC BY
121
УДК 631.811:632.954 [470.12]
Агрономическая эффективность применения удобрений и гербицидов в севообороте на дерново-подзолистой среднесуглинистой почве
Чухина Ольга Васильевна, кандидат сельскохозяйственных наук, доцент кафедры растениеводства, декан факультета агрономии и лесного хозяйства e-mail: Dekanagro@molochnoe.ru
ФГБОУ ВПО «Вологодская государственная молочнохозяйственная академия имени Н.В.Верещагина»
Токарева Надежда Валерьевна, старший преподаватель кафедры растениеводства
e-mail: lisenok351@mail.ru
ФГБОУ ВПО «Вологодская государственная молочнохозяйственная академия имени Н.В.Верещагина»
Дурягина Светлана Николаевна, аспирант кафедры растениеводства e-mail: rastevod@molochnoe.ru
ФГБОУ ВПО «Вологодская государственная молочнохозяйственная академия имени Н.В.Верещагина»
Аннотация. В условиях Вологодской области на дерново-подзолистой среднесуглинистой почве применение различных доз удобрений повышало продуктивность культур севооборота, как при применении гербицидов, так и без обработки ими. Дозы удобрений, рассчитанные для получения планового уровня урожайности с помощью балансовых коэффициентов использования питательных веществ
V/ V/ V/ иг
из удобрений и почвы, уменьшали по сравнению с минимальной дозой удобрений из расчета 43 кг д.в./га в среднем в год оплату удобрений прибавками сборов обменной энергии и кормовых единиц. Оплата 1 кг д. в. удобрений прибавкой обменной энергии составила 142-52 МДж, а кормовых единиц - 14-5 кг.
Ключевые слова: продуктивность, обменная энергия, кормовые единицы, севооборот, доза удобрения, гербициды, балансовые коэффициенты, оплата удобрений.
В технологиях возделывания сельскохозяйственных культур в севообороте ведущая роль в повышении их урожайности и кормовой ценности принадлежит удобрениям и другим средствам химизации, в т.ч. и гербицидам. Несмотря на то, что указанные химикаты используют в посевах сельскохозяйственных культур в течение многих лет, многие вопросы, связанные с их рациональным сочетанием остаются недостаточно исследованными. Это относится к широкому спектру вопросов в условиях Вологодской области: адаптации балансовых коэффициентов использования элементов питания из удобрений и почвы при определении расчетных систем удобрений при их систематическом длительном применении, продуктивности культурных растений, качеству получаемой продукции, рентабельности производства исследуемых культур севооборота. Данной проблеме ряд ученых посвящали свои исследования [3, 6].
Вологодская область относится к зоне рискованного земледелия, где климат благоприятен как для роста культурных растений, так и для роста большого количества сорной растительности (достаточное количество тепла и количества осадков, ГТК больше 1,0). Многими авторами установлено, что даже при хорошем развитии культурных растений сорняки поглощают значительное количество питательных веществ из почвы и удобрений. Применение средств защиты от сорной растительности особенно значимо в условиях Вологодской области - зоне высокой засоренности сорняками. Поэтому внесение удобрений без дополнительных приемов борьбы с сорняками не обеспечивает рациональный расход питательных веществ.
Урожайность сельскохозяйственных культур может быть значительно выше при грамотном использовании средств химизации, применяемых с учетом климатических условий региона, агрохимических показателей почвы и сортовых особенностей культур.
Известны методы элементарного баланса расчета доз удобрений на планируемую урожайность сельскохозяйственных культур, на планируемую прибавку урожайности и др. Метод расчета доз удобрений с помощью балансовых коэффициентов, предложенный Ю.П. Жуковым, позволяет изучить на фоне средств химзащиты культурных растений не только продуктивность культур, вынос растениеводческой продукцией элементов питания, но и регулировать уровень плодородия почвы, предотвращая загрязнение окружающей среды. Кроме того, он позволяет довести дозу внесения удобрений под различные сельскохозяйственные культуры до оптимального значения [2].
Исследования проводились в 2010-2012 гг. в продолжительном полевом опыте (4-польный севооборот), заложенном в 1990 г. на учебно-опытном поле Вологодской государственной молочнохозяйственной академии (ВГМХА им. Н.В. Верещагина). Согласно аттестату длительного опыта №164 опыт включен в реестр Государственной сети опытов с удобрениями и другими агрохимическими средствами.
Почва опытного участка - дерново-подзолистая среднесуглинистая со средним уровнем окультуренности. В 1990 году пахотный слой почвы опытного участка имел следующие агрохимические характеристики: содержание подвижного калия - 114 мг/кг, подвижного фосфора - 266 мг/кг почвы, содержание гумуса равнялось 3,28 %. К концу 5 ротации (через 20 лет исследований) в контрольном варианте (без удобрений) содержание подвижного калия уменьшилось до 55 мг/кг, подвижного фосфора - до 132 мг/кг, а содержание гумуса снизилось до 2,56 %.
В севообороте, развернутом в пространстве и во времени, культуры чередовались следующим образом: викоовсяная смесь на зеленую массу (вика - сорт
Льговская 22, овес - сорт Боррус), озимая рожь (сорт Волхова), картофель (сорт Елизавета), ячмень (сорт Выбор).
Схема опыта в годы исследований включала 2 фактора: фактор А - виды и дозы удобрений, вносили на всю делянку; фактор В - гербициды, обрабатывали половину делянки:
- 1 вариант - без удобрений (контроль),
- 2 вариант - применение удобрений при посеве или посадке культур,
- 3, 4 варианты - два варианта исследуемых минеральных систем удобрения, различающихся дозой азота,
- 5 вариант - органоминеральная система, эквивалентная по дозе удобрений третьему варианту.
На викоовсяной смеси применяли гербицид Гербитокс с нормой расхода 0,7 л на 1 га; на озимой ржи - Гербитокс - 1 л на 1 га; на картофеле - Лазурит 1 кг на 1 га; на ячмене - Секатор турбо, МД-0,07 л на 1 га. Далее в таблицах: 1 - без обработки гербицидами, 2 - с обработкой.
п V/ «и и
Дозы удобрений рассчитаны для получения плановых урожайностей озимой ржи - 3,5, картофеля - 25, ячменя - 3,5, викоовсяной смеси - 25 т/га. Представлены в табл. 1.
В исследовании был применен метод расчета с помощью балансовых коэффициентов (Кб) по формуле: Кб = (В/Д)*100 %, где В - вынос питательного элемента культурой, Д - доза применяемого удобрения. Балансовые коэффициенты по фосфору и калию на третьем, четвертом и пятом вариантах соответствуют 100 % (нулевой баланс) и 150 % (отрицательный баланс). Балансовые коэффициенты по азоту на третьем и пятом варианте - 120 % (отрицательный баланс), на четвертом варианте - 80 % (положительный баланс). Нулевой баланс по фосфору планируется исходя из того, что и в почве опытного участка, и в почвах Вологодской области повышенное или высокое его содержание, и его следует поддерживать на таком уровне.
Повторность опыта - четырехкратная, размещение делянок - усложненно-систематическое. Площадь одной делянки составляет 140 м2 (10 м х 14 м), учетной - не менее 24 м2. Содержание элементов питания в растительных и почвенных образцах - общепринятыми методами [7]. Содержание обменной энергии (ОЭ): в зерне ячменя согласно ГОСТ 53900-2010; в зерне озимой ржи обменную энергию рассчитывали по ГОСТ 51038-97; в зеленой массе вико-овсяной смеси по ГОСТ 27978-88; в клубнях картофеля в соответствии с ГОСТ 28736-90. Содержание кормовых единиц (КЕ) рассчитывалось по формуле: КЕ=0,0081*ОЭ2 (кг/кг), где ОЭ - количество обменной энергии, МДж/кг сухого вещества.
Под зяблевую вспашку вносили фосфорно-калийные удобрения в виде двойного суперфосфата и калийной соли и 40 т/га торфонавозного компоста под картофель. Весной при проведении предпосевной культивации вносили азотные удобрения в виде аммиачной селитры. При посеве вносили под озимую рожь, викоовсяную смесь и ячмень сложное азотно-фосфорно-калийное удобрение, при посадке картофеля - нитроаммофос (на 2 варианте только при посеве). На озимой ржи применяли подкормки. Посадка картофеля проводилась на гребнях картофелесажалкой СН-4Б-1, зерновые культуры сеяли рядовым способом сеялкой СЗУ-3,6.
Уборка урожая зеленой массы викоовсяной смеси проводилась самоходной косилкой Е-282, озимой ржи и ячменя ярового - комбайном «Сампо», картофеля - картофелекопалкой с последующим ручным подбором клубней. Обработка полу-
ченных данных - методом дисперсионного анализа по Б.А. Доспехову [1].
Погодные условия в годы исследований были малохарактерными для Вологодской области. Нехватка влаги во все годы исследований и жаркая погода летом 2010 и 2011 гг. обусловили неполучение планового уровня урожайности культур севооборота. Особенно низкой была урожайность викоовсяной смеси и ярового ячменя, что связано с непродолжительностью их вегетационного периода. Более растянутый период вегетации картофеля и озимой ржи позволил этим культурам сформировать более высокий урожай.
Продуктивность культур севооборота в среднем за три года исследований на контрольном варианте была на следующем уровне: сбор обменной энергии - 27,2 ГДж/га, кормовых единиц - 2,7 т/га (табл. 1).
Таблица 1 - Продуктивность культур севооборота при применении удобрений и гербицидов в среднем за 3 года исследований
№ п/п Вариант Сбор Прибавка к контролю
ОЭ, ГДж/га КЕ, т/га ОЭ, ГДж/га КЕ, г/га
27,2 2 ка 2 1 2 1 2
1 Без удобрений (контроль) 27,9 2,8 - -
2 Минимальная доза удобрений (1\114Р17К12) 32,2 33,3 3,2 3,3 4,8 6,1 0,5 0,6
3 Минеральная система удобрений с Кб по N = 120% (1Ч93Р41К90) 39,0 40,3 3,9 4,0 11,7 13,1 1,2 1,3
4 Минеральная система удобрений с Кб по N = 80% (1\1138Р41К90) 42,4 43,6 4,2 4,3 15,2 16,4 1,5 1,6
5 Органоминеральная система удобрений (М58Р20К45+ 40т/га т. - н. компоста под картофель) 41,8 43,0 4,2 4,3 14,5 15,8 1,5 1,6
Применение минимальных доз удобрений (2 вар.) обеспечивало прибавку к контролю сбора обменной энергии на 18,0 % и кормовых единиц на 18,5 %. Применение расчетных систем удобрений (3-5 вар.) способствовало существенному увеличению продуктивности культур севооборота. Аналогичные данные были получены ранее [4, 5]. Так, сбор обменной энергии повышался на 43-60 %, а сбор кормовых единиц на 44-56 %. Обработка гербицидами обеспечивала прибавку к абсолютному контролю сбора обменной энергии на 22-60 %, кормовых единиц на 22-59 %.
Хозяйственный вынос использования азота, фосфора и калия определяется содержанием элементов питания в урожае, отчуждаемом с поля. Полученные данные хозяйственного выноса использования азота, фосфора и калия из удобрений и почвы свидетельствуют о том, что при повышении доз вносимых удобрений увеличивается вынос элементов питания (табл. 2).
Таблица 2 - Баланс питательных элементов в среднем по севообороту
Показатель Эле- 2 3 Вар иант_ 5
мент 68,5 2 92,1 2 105,9 2 101,4 2
Средневзвешенный ежегодный хозяйственный вынос, кг/га N 73,3 96,8 110,3 106,2
Р2О5 25,4 27,3 32,2 34,3 37,9 37,9 37,4 37,4
К2О 82,6 84,4 109,5 113,1 122,5 126,3 116,9 123,8
Среднегодовое внесение удобрений, кг/га N 14 14 93 93 138 138 93 93
Р2О5 17 17 41 41 41 41 41 41
К2О 12 12 90 90 90 90 90 90
Баланс, кг/ га N -54,5 -59,3 + 0,9 -3,8 + 32,1 + 27,7 -8,4 -13,2
Р2О5 -8,4 -10,3 + 8,8 + 6,7 + 3,1 + 3,1 + 3,6 + 3,6
К2О -70,6 -72,4 -19,5 -23,1 -32,5 -36,3 -26,3 -33,8
Кб, % N 506 527 99 104 77 80 109 113
Р2О5 149 161 77 82 88 91 88 90
К2О 327 313 119 121 134 136 124 132
Применение минимальной дозы удобрений (М14Р17К12) повышало вынос азота культурами на 20 %, фосфора на 18 %, калия на 26 %.
При внесении расчетных доз удобрений значительно увеличивался вынос элементов питания возделываемыми культурами. Так, вынос азота повысился на 6286 %, фосфора на 50-76 %, калия на 67-87 % по сравнению с вариантом без удобрений. Максимальный вынос элементов питания из почвы и удобрений культурами наблюдался на варианте с максимальной дозой азота. Химическая прополка повышала вынос элементов питания культурами по отношению к абсолютному контролю: азота на 29-94 %, фосфора на 27-76 %, калия на 29-93 %.
Баланс элементов питания - это прогнозный эколого-агрономический показатель продуктивности сельскохозяйственных культур, плодородия почв и степени соответствия их количеству и качеству вносимых удобрений, а также характеризующий химическую нагрузку на почву, растения и находящиеся во взаимодействии с ними компоненты окружающей среды.
Результат отрицательного баланса и Кб выше 100 % свидетельствуют о том, что достигнут высокий уровень урожайности исследуемых культур частично за счет использования элементов питания почвы (почвенного плодородия), особенно на 2 варианте. Снижение содержания азота в почве должно наблюдаться на 2 и 5 вариантах, фосфора - на 2 варианте, калия - на всех вариантах опыта. В других случаях наблюдается положительный баланс элементов, следовательно, должно быть увеличение содержания элементов почвенного питания. На 3 варианте, хотя и был запланирован незначительный отрицательный баланс, наблюдается фактический, близкий к нулевому.
В среднем за годы исследований выявлено, что при применении минимальной дозы удобрений они были значительно больше, чем на вариантах с применением расчетных систем удобрения. Высокие Кб возможно объяснить тем, что на 2 варианте вносится небольшая доза удобрений и растения на формирование урожая затрачивают элементы питания, содержащиеся в почве, что приводит к снижению почвенного плодородия (табл. 2).
При повышенных дозах азотных удобрений на высоком фоне РК (4 вар.) нами
запланирован положительный баланс по азоту и на 3 и 5 вариантах - отрицательный, их получение обеспечили все культуры севооборота, за исключением ячменя ярового.
При применении расчетных систем удобрений планируемый нулевой и близкий к нулевому баланс фосфора были получены на всех вариантах (3-5 вар.) по всем культурам, кроме ячменя.
Планируемый в опыте отрицательный баланс по калию был обеспечен всеми культурами севооборота.
В среднем по севообороту за годы проведения исследований при применении удобрений были обеспечены положительный баланс по азоту на 4 варианте и отрицательный на 5 варианте. Отрицательный баланс по азоту на 3 варианте был достигнут за счет применения гербицидов. Положительный баланс фосфора обеспечило применение удобрений и совместное применение удобрений и гербицидов. По калию получили отрицательный баланс.
Полученные данные свидетельствуют о том, что гербициды обеспечивали получение фактических балансовых коэффициентов близких к плановым. Следует отметить, что в среднем по севообороту за годы исследований не удалось получить плановых Кб, за исключением азота.
Оплата удобрений сбором обменной энергии культур севооборота при применении удобрений была достаточно высокая (рис. 1). Наибольшая оплата была при внесении минимальной дозы удобрений. Далее отмечалось снижение при применении расчетных доз удобрений, с повышением доз вносимых удобрений.
Оплата удобрений сбором обменной энергии на 1 кг действующего вещества удобрений в среднем за 3 года исследований соответствовала 142-52 МДж. При обработке культур севооборота гербицидами наблюдалось значительное повышение оплаты удобрений сбором обменной энергии при минимальной дозе удобрений (43 кг д.в./га) на 30 МДж, а при применении полных расчетных доз удобрений (224-269 кг д.в./га) - на 5-6 МДж.
Без
обра
ботки
герби
цидо
н
120 100 80
Л
<5 Дозы удобрений
с
обра ботко
герби цидо
У
Рис. 1. Оплата удобрений сбором обменной энергии культурами севооборота в среднем за 3 года
МДж/кг д.в.
Изменения оплаты удобрений прибавками кормовых единиц культурами севооборота при применении удобрений и гербицидов варьировались так же, как и прибавками обменной энергии (рис. 2).
Рис. 2. Оплата удобрений сбором кормовых единиц культурами севооборота в среднем за 3 года, кг/кг д.в.
Оплата удобрений кормовыми единицами культурами севооборота на вариантах без обработки гербицидами составляла 5,2-11,2 кг/кг д.в., а на вариантах с обработкой - 5,8-14,2 кг/кг д.в.
Выводы:
1. Применение расчетных доз удобрений обеспечило сбор кормовых единиц культурами севооборота 3,9-4,2 т/га в год, обменной энергии - 39-43 ГДж/га. Обработка гербицидами обеспечивала прибавку к абсолютному контролю сбора обменной энергии на 22-60 %, кормовых единиц на 22-59 %.
2. Получение запланированного положительного и отрицательного баланса по азоту, а также нулевого по фосфору обеспечили все культуры севооборота, за исключением ячменя ярового. Планируемый в опыте отрицательный баланс по калию был обеспечен всеми культурами севооборота. Гербициды обеспечили получение фактических балансовых коэффициентов ближе к плановым.
3. Оплата удобрений сбором обменной энергии на 1 кг действующего вещества удобрений в среднем за 3 года исследований соответствовала 142-52 МДж. При обработке культур севооборота гербицидами наблюдалось значительное повышение оплаты удобрений сбором обменной энергии при минимальной дозе удобрений (43 кг д.в./га) на 30 МДж, а при применении полных расчетных доз удобрений (224-269 кг д.в./га) - на 5-6 МДж.
4. Оплата удобрений кормовыми единицами культурами севооборота на вариантах без обработки гербицидами составляла 5,2-11,2 кг/кг д.в., а на вариантах с обработкой - 5,8-14,2 кг/кг д.в.
Список литературных источников:
1. Доспехов, Б. А. Методика полевого опыта (с основами статистической обработки результатов исследований) / Б. А. Доспехов. - 5-е изд., перераб. и доп. - М.: Агропромиздат, 1985. - 351 с.
2. Жуков, Ю. П. Система удобрений в хозяйствах Нечерноземья / Ю. П. Жуков.- М. : Московский рабочий, 1983. - 144 с.
3. Котяк, П. А. Влияние многолетнего применения разных по интенсивности систем обработки, удобрений и гербицидов на биологические показатели плодородия дерново-подзолистой глееватой почвы и продуктивность полевых культур: ав-тореф. дис. канд. с.-х. наук: 06.01.01 / Котяк Полина Алексеевна. - М., 2009.- 19 с.
4. Чухина, О. В. Качество и урожайность культур звена севооборота при применении удобрений и микробиологических препаратов в Вологодской области / О. В. Чухина, В. В. Суров, Н. В.Токарева, С. Л. Анфимова // Плодородие. - 2015. -№1. - С. 25-29.
5. Чухина, О. В. Влияние удобрений на питательную ценность вико-овсяной смеси / О. В. Чухина, Н. В. Токарева // Кормопроизводство. - 2013. - №6. - С. 9-11.
6. Цимбалист, Н. И. Взаимодействие и оптимизация применения минеральных удобрений и пестицидов в агроценозах Центрального района Нечерноземной зоны России: автореф. дис. д-ра с.-х. наук: 06.01.04 / Цимбалист Николай Иванович. - М., 1993. - 40 с.
7. Ягодин, Б. А. Практикум по агрохимии // Б. А. Ягодин и др. ; под ред. Б. А. Ягодина. - М. : Агропромиздат, 1987. - 512 с.
Agronomic efficiency of applying fertilizers and herbicides in crop rotation on sod-podzolic medium loamy soils
Chuhina Olga Vasil'yevna, Can. of Science (Agriculture), associate professor of the Plant Growing Chair, Dean of the Faculty of Agronomy and Forestry e-mail: Dekanagro@molochnoe.ru
FSBEI HPE the Vereshchagin Vologda State Dairy Farming Academy
Tokareva Nadezhda Valer'yevna, assistant professor of the Plant Growing Chair e-mail: lisenok351@mail.ru
FSBEI HPE the Vereshchagin Vologda State Dairy Farming Academy
Duryagina Svetlana Nikolavevna, post graduate student of the Plant Growing Chair e-mail: rastevod@molochnoe.ru
FSBEI HPE the Vereshchagin Vologda State Dairy Farming Academy
Abstract. Under the conditions of the Vologda Region on sod-podzolic medium loamy soil the application of various doses of fertilizers has increased the productivity of rotational crops both with the application of herbicides and without it. The doses of fertilizers calculated for getting planned yield by means of balance coefficients of using nutrients from fertilizers and soil have decreased the payment of fertilizers by the gain both in metabolic energy and feeding units compared to the minimum dose of fertilizers (43 kg a.s./ha in the average annually). The payment of 1kg of the active substance of fertilizers in the metabolic energy gain has reached 142-52MJ, and in feeding units it amounted to 14-5kg.
Keywords: productivity, metabolic energy, feeding units, crop rotation, dose of fertilizers, herbicides, balance coefficients, payment of fertilizers.
