CC BY
18
Использование различных норм высева и доз азотных подкормок повлияло на величину чистого дохода и рентабельность производства. Наибольшие показатели чистого дохода - 4228,3 тыс. руб./га и рентабельности - 116,0 % были получены у гибрида Рубин при норме высева 1,14 млн. всхожих семян/га на фоне минерального питания до посева и двух подкормках ^40 и N40). Как показывают результаты исследований, рентабельность производства при возделывании гибрида оказалась выше на 11,4-29,5 % в сравнении с сортом.
1. Гибрид Рубин и сорт Водолей ярового рапса следует высевать с нормой 1,14 млн. всхожих семян/га, что обеспечивает прибавку урожайности семян 0,2-4,3 ц/га в сравнении с нормами высева 0,76, 1,5 и 1,9 млн. всхожих семян/га.
2. На фоне внесения ^0Р80К120 до посева для получения урожайности семян гибрида 24,0 ц/га следует проводить одну подкормку N4^ для получения урожайности 25,4 ц/га - две подкормки по при рентабельности производства соответственно 112,6 и 116,0 %.
3. Гибрид ярового рапса обеспечивает прибавку урожайности семян 2,7-4,3 ц/га в сравнении с сортом в одинаковых вариантах густоты посева и фонов питания.
ЛИТЕРАТУРА
1. Валовой сбор и урожайность сельскохозяйственных культур в Республике Беларусь // Нац. стат. ком. Респ. Беларусь [Электронный ресурс]. - 2013. - Режим доступа: Ы1р://ЬеЫа! gov.by. - Дата доступа: 28.09.2013.
2. Государственная программа устойчивого развития села на 2011-2015 гг. / М-во сел. хоз-ва и продовольствия Респ. Беларусь [Электронный ресурс]. - 2012. - Режим доступа: http://MSHP.MINSK.BY. - Дата доступа: 21.08.2012.
3. Удобрения и их использование: справочник / И. У. Марчук [и др.]. - М., 2011. - 350 с.
4. Диагностика потребности ярового рапса в азотных удобрениях / Н. Н. Семененко [и др.] // Почвоведение и агрохимия: сб. науч. тр. - Минск, 1996. - № 29. - С. 119-126.
5. Кукреш, С. П. Структура урожайности ярового рапса в зависимости от доз и способов внесения удобрений / С. П. Кукреш, С. Д. Курганская // Приемы повышения плодородия почв и эффективности удобрений: материалы междунар. науч.-практ. конф. - Горки: БГСХА, 2006. - С. 114-117.
6. Курганская, С. Д. Динамика роста и накопления сухого вещества растениями ярового рапса в зависимости от условий питания / С. Д. Курганская // Резервы повышения плодородия почв, эффективности удобрений и средств защиты растений: сб. науч. тр. - Горки, 1999. - С. 157-161.
7. Жолик, Г. А. Особенности формирования урожайности семян ярового и озимого рапса в зависимости от элементов технологии и факторов среды: дис. ... докт. с.-х. наук: 06.01.09 / Г. А. Жолик; УО БГСХА. - Горки, 2007. - 408 с.
8. Седляр, Ф. Ф. Влияние мочевины, аммиачной селитры и КАС на урожайность семян ярового рапса / Ф. Ф. Седляр, М.П. Андрусевич, В.Я. Кучерук // Сельское хозяйство - проблемы и перспективы: сб. науч. тр. - Т. 1 / под ред. В. К. Пести-са. - Гродно: ГГАУ, 2006. - С. 182-185.
9. Соломко, О. Б. Оптимизация густоты и схемы размещения растений по площади питания для формирования высокопродуктивных посевов ярового рапса: дис. ... канд. с.-х. наук: 06.01.09 / О.Б. Соломко; Белорус. с.-х. акад. - Горки, 2012. - 211 с.
10. Радовня, В. А. Азотное удобрение, сроки сева и нормы высева семян ярового рапса на маслосемена в условиях супесчаных почв Полесской зоны Беларуси: автореф. дис. ... канд. с.-х. наук: 06.01.09 / В. А. Радовня; РНИУП «Институт земледелия и селекции НАН Беларуси». - Жодино, 2003. - 17 с.
11. Осипович, А. М. Сравнительная продуктивность и особенности формирования урожая маслосемян капустных культур в Центральной части Беларуси: автореф. дис. ... канд. с.-х. наук: 06.01.09 / А. М. Осипович; РУП НПЦ НАН Беларуси по земледелию. - Жодино, 2006. - 19 с.
УДК 631.5.582.8.11
Н. Н. ЕРМОЛАЕВ, Л. И. ШИЛИНА, Д. В. ЛИТВИНОВ, Н. П. ТОВСТЕНКО
БАЛАНС ЭЛЕМЕНТОВ ПИТАНИЯ В КОРОТКОРОТАЦИОННЫХ СЕВООБОРОТАХ НА ЧЕРНОЗЕМАХ ЛЕВОБЕРЕЖНОЙ ЛЕСОСТЕПИ УКРАИНЫ
Выводы
(Поступила в редакцию 14.01.14)
Изложены результаты изучения влияния севооборотов и удобрений на баланс элементов питания в системе почва-растение на черноземах. Особенно положительно влияют на баланс азота в севообороте многолетние бобовые травы. Анализ баланса показал необходимость корректировки системы удобрения в ряде севооборотов.
We have presented results of research into the influence of crop rotations and fertilizers on the balance of feeding elements in the system soil-plant on black soils. Perennial leguminous grasses influence the balance of nitrogen in crop rotation very positively. The analysis of the balance shows the necessity of correction of the system of fertilization in a number of crop rotations.
Введение
Всесторонние и глубокие исследования круговорота и баланса элементов питания растений в земледелии Украины проводились в 60-80-е годы прошлого столетия. Были установлены параметры круговорота, изучена сложная многогранная трансформация азота в системе почва-удобрение-растение-вода, определены оптимальные уровни возврата элементов питания в почву с удобрениями в системах севооборотов различных почвенно-климатических зон Украины [3, 7, 9]. Это в свою очередь в значительной степени определило высокий уровень культуры земледелия и его продуктивности.
С переходом в 90-е годы на рыночные отношения в экономике, с приватизацией земли, организацией мелких фермерских хозяйств двигателем развития сельскохозяйственного производства стала конъюнктура рынка. Вопреки всяческим законам природы, игнорируя севообороты и даже практикуя бессменные посевы культур, мелкий производитель старался вырастить в первую очередь то, что требовал рынок.
Систематическая неудобряемость почв из-за высокой стоимости минеральных удобрений, резкого снижения производства и выхода органических удобрений (навоза), а зачастую, просто безграмотное использование земли производителем продукции поставили на кон главное в земледелии - плодородие почвы. В связи с этим на повестку дня в аграрном секторе встал вопрос о разработке научно обоснованных короткоротационных севооборотов различной специализации с оптимальными системами применения удобрений, в том числе и для хозяйств с небольшой площадью землепользования и ограниченным набором выращиваемых культур. Параллельно ставилась задача строгого контроля состояния плодородия почвы с целью определения рациональности широкого освоения таких севооборотов в земледелии.
Методы исследования
Исследования проведены в длительном полевом опыте по изучению севооборотов на протяжении 2001-2011 гг. Для изучения баланса питательных веществ путем сопоставления всех расходных и компенсационных его статей из общей схемы опыта были выбраны севообороты, контрастные по набору культур и системам применения удобрений: пятипольный (вар. 13), четырехпольные (вар. 1-7, 14), трехпольные (вар. 10, 11) и двухпольный (вар. 15). Чередование культур в севооборотах следующее: вар. 13 - горох-пшеница озимая-подсолнечник-ячмень яровой-кукуруза на зерно; вар. 1-5 - горох-пшеница озимая-кукуруза на зерно-ячмень яровой; вар. 14 - люцерна-пшеница озимая-кукуруза на зерно-ячмень яровой; вар. 6 - горох-пшеница озимая-сахарная свекла-ячмень яровой; вар. 7 - горох-пшеница озимая-овес-ячмень яровой; вар. 10 - соя-пшеница озимая-кукуруза на зерно; вар. 11 - соя-пшеница яровая-кукуруза на зерно; вар. 156 - гречиха-пшеница озимая.
Севообороты развернуты на разных системах применения удобрений Минеральные и органические удобрения в пересчете на действующие вещества вносили в дозах, указанных в табл. 1
Основная часть
Баланс азота. Как известно, помимо выноса урожаями азот теряется из почвы безвозмездно вследствие эрозии и в газообразной форме при нитрификации и денитрификации. Часть аммонийного азота почвы может длительное время прочно удерживаться кристаллической решеткой минералов и становиться слабодоступной или вовсе недоступной для растений [1, 5, 6].
Длительные лизиметрические исследования на Драбовской (1962-1982 гг.) [9] и Панфильской (2004-2011 гг.) [2] опытных станциях ННЦ «Институт земледелия НААН» показали, что в подзоне неустойчивого увлажнения левобережной Лесостепи Украины на черноземных почвах потери азота из почвы и удобрений от вымывания из корнеобитаемого слоя почвы незначительны или вовсе отсутствуют. Это обусловлено особенностями формирования водного режима почвы, а именно, незначительной инфильтрацией влаги атмосферных осадков за пределы 1-1,5-метрового слоя (1-5 %), преобладанием восходящих капиллярных токов влаги в почве весной и летом, а также низкой степенью вероятности (один раз в 5-7 лет) глубокого промачивания почвенной толщи в очень влажные годы.
Анализ баланса азота в 4-польных севооборотах (табл. 1) показывает, что с внесением удобрений прежде всего увеличивается содержание сухого вещества в урожайной массе культур и его суммарный выход за ротацию севооборотов: по сравнению с контролем без удобрений (вар. 1) - в 1,2-1,5 раза. В 3-польных севооборотах по сравнению с 4-польными накопление сухого вещества в урожайной массе культур и суммарный выход за ротацию снижался в 1,4-1,5, а в 2-польном - в 2,8 раза, что связано с низкой урожайностью культур в этих севооборотах.
5К Суммарный вынос азота за ротацию, кг/га Поступление кг/га азота, в ы к д Баланс в системе растение-почва (или прибыль биологического азота)
я и н с и у за ротацию в том числе за счет фиксации азота бобовыми
Севооборот и система удобрения Суммарный урожай сухой массы р; ротацию, т/га с урожаем основной побочной про, ции с пожнивными и корневыми остатками всего с удобрениями * с семенами всего Превышение выноса азота н поступлением Разница между конечным и исх( содержанием Кобщ в почве кг/га % от выноса урожаями кг/га % от выноса кг/га в год Интенсивность баланса, %
1. Без удобрений (контроль) 28,6 355 29 384 - 23 23 361 -252 +109 28 +69 18 +17,3 6
4. Навоз, 10 т 35,9 472 35 487 170 23 193 294 -23 +271 56 +231 47 +57,7 40
5. Навоз, 10 т + солома 34,7 443 33 477 306 23 329 148 +60 +208 44 +168 35 +42 69
2. К45Р42К55 39,0 506 40 546 153 23 176 370 -109 +261 48 +221 39 +55,4 32
14. К45Р42К55 37,2 477 51 528 153 9 162 364 +104 +468 89 +428 81 +107 31
3. Навоз, 10 т +^42^5 42,0 569 46 615 334 23 367 248 +48 +294 48 +254 41 +63,5 60
7. Навоз, 10 т +^42^5 32,5 443 39 482 341 23 364 118 +36 +134 32 +114 24 +28,5 76
6. Навоз, 10 т +К52РЭТК65 35,1 503 29 532 347 23 370 162 +12 +174 33 +134 25 +33,5 69
13. Навоз, 10 т +^46^2 34,1 682 32 714 442 24 466 248 +40 +288 40 +238 33 +47,6 61
10. Навоз, 10 т +Ы4оР4зК5з 31,6 472 34 506 230 12 242 264 +48 +312 62 +282 56 +94 48
11. Навоз, 10 т +N«^43^3 27,3 433 31 464 230 12 242 222 +42 +264 57 +234 50 +76,0 52
15. К45Р5оК5о 15,1 212 30 242 76 5 81 161 -140 +21** 9 - - - 33
Примечание: * - за вычетом потерь азота (15 %) на улетучивание в газообразной форме; - за счет несимбиотиче-ской азотфиксации.
В зависимости от набора культур и доз удобрений вынос азота урожаями за ротацию варьировал в 4-польных севооборотах от 384 кг/га в контрольном севообороте без удобрений (вар. 1) до 477-615 кг - в севооборотах на фоне удобрений, в 5-польном - 714 кг/га, 3-польном - 464-506, в 2-польном -242 кг/га. Во всех севооборотах расход азота на урожай культур значительно превышал его поступление с удобрениями и семенами. Принятая система удобрения обеспечивала компенсацию расхода азота только на 31-76 %.
В результате в системе растение-удобрение (хозяйственный баланс) образовался существенный дефицит азота - от 118 до 370 кг/га. Однако лишь в 4-польных севооборотах в почве зафиксировано снижение исходного количества общего азота к концу ротаций. Это - контрольный севооборот (вар. 1), где основным источником азота для растений служила почва, севооборот 2, где за счет удобрений возмещалось лишь 32 % выноса азота урожаями, севооборот 4 с внесением навоза один раз за ротацию и севооборот 15 - без бобовых культур. При этом следует заметить, что абсолютные величины убыли азота в почве были гораздо меньше его дефицита в системе растение-удобрение. В остальных севооборотах наблюдалась тенденция к накоплению общего азота в почве.
Расчеты полного баланса азота в системе почва-растение с учетом изменений содержания общего азота в почве показали, что во всех вариантах севооборотов он был положительным.
Это стало возможным за счет дополнительного поступления азота в систему из природных источников, наиболее мощным и эффективным из которых является симбиотическая и несимбиотическая азот-фиксация (биологический азот). В количественном отношении поступление биологического азота за ротацию составило в севооборотах с горохом - 108-288 кг/га, с соей - 264-312, а в севообороте с люцерной - 468 кг/га. За счет биологического азота в севооборотах с горохом и соей возмещалось от 28 % (вар. 1) до 62 % (вар. 10), в севообороте без бобовых - 9 % (несимбиотическая азотфиксация), а в севообороте с люцерной - 89% общего выноса азота с урожаями. Поступление азота за счет фиксации из атмосферы бобовыми культурами наиболее высоким было в севообороте с люцерной - 107 кг/га в год (вар. 14) и соей - 78-94 кг/год, и более низким в севообороте с горохом - от 17,3 до 63,5 кг/га год. В
суммарном поступлении биологического азота в севообороты, безусловно, преобладал азот, фиксированный бобовыми растениями.
Баланс фосфора. Известно, что фосфора в почве содержится намного меньше, чем азота, и доступность почвенных фосфатов для растений очень низкая как из гумуса (только после его минерализации), так и из фосфатсодержащих минералов - апатитов, фосфатов железа и алюминия. Нет поступления фосфора из атмосферы ввиду его отсутствия в ней. В отличие от азота фосфор удобрений не выветривается в газообразной форме и почти не вымывается при нисходящем перемещении почвенной влаги. По данным наших лизиметрических исследований (2006-2011 гг.) среднегодовое содержание фосфора в инфильтрационных водах составляет всего 0,42 мг/л, что в пересчете на гектар пашни равняется 0,07 кг/га. Поступление фосфора в почву связано исключительно с удобрениями и семенами, а его потери из почвы обусловлены только выносом урожаями. Поэтому баланс фосфора определяли сопоставлением статей поступления с удобрениями и выноса урожаями, т. е. в системе растение-удобрение. Расчеты баланса фосфора выявили существенный его дефицит в системе растение-удобрение в контрольном севообороте без удобрений (вар. 1) и в севообороте 4, где в среднем на 1 га севооборотной площади вносилось 10 т навоза или в пересчете на фосфор - 25 кг Р2О5 (табл. 2).
Таблица 2. Баланс фосфора в севооборотах за ротацию, среднее за 2004-2011 гг., кг/га
Статьи баланса Севообороты
1 | 4 | 5 | 2 | 14 | 3 | 7 | 6 | 13 | 10 | 11 | 15
Расход
Вынос урожаями 140 172 166 177 168 204 158 160 252 160 136 77
Запасы в растительных остатках в конце опыта 7 9 8 9 12 11 10 7 8 8 8 11
Всего 147 181 174 186 180 215 168 167 260 168 144 88
Поступление
С удобрениями: - органическими 100 165 100 100 100 125 75 129
- минеральными - - - 168 168 168 168 208 230 129 75 100
- семенами 7 7 7 7 3 7 7 7 7 7 7 7
Всего 7 107 172 175 171 275 275 315 362 211 207 107
Баланс (+, -)
- за ротацию -140 -74 -2 -11 -9 +60 +107 +148 +102 +43 +63 +19
- за год -35 -19 -1 -3 -2 +15 +27 +37 +20 +14 +21 +10
Интенсивность баланса, % 5 59 99 94 95 128 164 189 139 126 144 122
Установлено, что содержание фосфора в товарной продукции урожая в несколько раз больше, чем в нетоварной (побочной). Например, в зерне пшеницы озимой при урожайности 6,3 т/га содержится 47 кг Р2О5, а в соломе только 8,6 кг, в корнеплодах сахарной свеклы при урожайности 40 т/га - 24 кг, а в ботве - 7 кг. Поэтому именно с товарной продукцией безвозвратно отчуждается с поля большая часть содержащегося в надземной массе растений фосфора.
В проведенных опытах с урожаем основной продукции ячменя отчуждалось 25-41 кг/га фосфора, пшеницы озимой - 35-49, кукурузы - 54-78, сахарной свеклы - 40-44, подсолнечника - 56-60, гречихи - 28-30. Все это обуславливает необходимость использования фосфорных удобрений.
Минеральная система удобрения, включающая фосфор в дозе 42 кг действующего вещества и органическая (навоз + побочная продукция) - 40 кг Р2О5 в среднем на 1 га севооборотной площади, обеспечили близкий к бездефицитному баланс фосфора.
Органо-минеральная система удобрения (навоз + КРК), при которой в почву в среднем на гектар пашни поступало 68-82 кг Р2О5, обеспечила компенсацию выноса фосфора с урожаями на 128-189 %, и формирование положительного баланса. При этом т. н. «зафосфачивания» почвы не наблюдалось: содержание подвижного фосфора в пахотном слое сохранялось на оптимальном уровне - 16-19, в подпахотном - 12-14 мг/100 г почвы.
Баланс калия. Круговорот калия при сельскохозяйственном использовании почвы и, в частности черноземов, несколько отличается от круговорота азота и фосфора. У большинства сельскохозяйственных культур содержание калия в побочной продукции выше, чем в товарной: в наших опытах, например, в соломе зерновых (ячмень, овес, пшеница яровая) содержание калия в 1,5-4 раза превышало его количество в зерне, у гречихи - в 4,4, в ботве сахарной свеклы в 1,9-3,4 раза больше чем в корнеплодах, а в корзинке подсолнечника накапливалось в 6,5-6,7 раз больше калия, чем в семенах. Следовательно, степень возврата калия в почву с нетоварной массой урожая (например, с соломой и стеблями непосредственно как с органическим удобрением, или опосредовано через навоз) значительно более высокая, чем азота и фосфора, а отчуждение безвозвратно с поля с урожаем товарной продукции наоборот - ниже.
Исследования с помощью радиоактивного калия 40К [8] показали, что коэффициенты использования калия из удобрения в год его внесения в почву достигает 50-60 % (в отличие от фосфора, где 20 %). Часть калия удобрения пополняет запасы обменного калия в почвенном поглощающем комплексе, т. е. остается доступной для растений. Источником пополнения обменного калия в почве служит также необменный калий силикатных минералов, который вследствие физико-химических реакций (взаимодействие минералов с углекислотой, водой, солями Са, Мg) переходит в обменную форму и поступает в почвенный раствор. Поэтому даже при высокой обеспеченности почвы обменным калием растения одновременно используют и его необменные формы. В отдельные периоды вегетации калий, высвобождающийся из необменной формы, может служить основным ресурсом этого элемента [4]. Использованная в опыте система удобрения культур обеспечила положительный баланс калия в севооборотах 2, 3, 5-7, интенсивность которого составила 107-137 %, близкий к уравновешенному - на вариантах 10, 13, и не обеспечила его компенсации на вариантах 4, 14, 15, где дефицит составил 26-51 кг/га К2О, а интенсивность баланса не превышала 66 % (табл. 3).
Таблица 3. Баланс калия в севооборотах за ротацию, среднее за 2004-2011 гг., кг/га
Статьи баланса Севообороты
1 | 4 | 5 | 2 | 14 | 3 | 7 | 6 | 13 | 10 | 11 | 15
Расход
Вынос урожаями 199 297 312 187 324 377 310 371 544 317 272 168
Запасы в растительных остатках в конце опыта 15 14 13 19 19 23 15 10 26 19 18 40
Всего 214 311 325 206 343 400 325 381 570 336 290 208
Поступление
С удобрениями: - органическими 200 439 200 200 200 250 150 150
- минеральными - - - 220 220 220 220 260 310 159 159 100
- семенами 6 6 6 6 2 6 6 6 6 6 6 6
Всего 6 206 445 226 222 426 426 466 566 315 315 106
Баланс (+, -)
- за ротацию -208 -105 +120 +20 -121 +26 +101 +85 -4 -21 +25 -102
- за год -52 -26 +30 +5 -30 +7 +25 +21 -1 -7 +8 -51
Интенсивность баланса, % 3 66 137 110 65 107 131 122 99 94 109 51
Несмотря на то, что при таком дефиците содержание обменного калия в почве удерживалось на уровне 15-20 мг/100 г почвы, а продуктивность культур была высокой, все же допускать дефицита в 35-49 % в балансе, даже на таких относительно богатых почвах, как черноземы, нельзя, поскольку это может привести к снижению общих запасов этого элемента в почве.
Заключение
Следовательно, в наших опытах уравновешенный и положительный баланс калия при общей высокой продуктивности культур формировался при нормах его возврата в почву с удобрениями на уровне 100-137 % относительно выноса урожаями. Таким образом, анализ баланса NPK в изучаемых севооборотах выявил необходимость корректировки систем применения удобрений в отношении в первую очередь фосфора и калия.
ЛИТЕРАТУРА
1. Бергулева, Л. Я. Баланс элементов питания в севообороте / Л.Я. Бергулева, Г.С. Пироженко, Л.И. Шилина // Севообороты - основа интенсификации земледелия. - К.: Урожай, 1985. - С. 9-38. - Укр. яз.
2. Ермолаев, Н. Н. Баланс азота в короткоротационных севооборотах на черноземах Левобережной Лесостепи / Н. Н. Ермолаев, Л. И. Шилина, Д. В. Литвинов // Современное почвоведение: научные проблемы и методология преподавания : материалы междунар. научно-практ. конф., посвященной 90-летию каф. почвовед. и охраны почв им. проф. Н. К Ши-кулы, 29-0 мая 2012. - К.: ООО «НПП «Интерсервис», 2012. - С. 75-78.
3. Захарченко, И. Г. Баланс азота в системе почва-растение на мощных малогумусных черноземах / И. Г.Захарченко, Г. К. Медвидь // Почвоведение. - 1972. - №2. - С. 74-82.
4. Кораблева, Л. И. Мобилизация необменного калия в почвах с высокой фиксирующей способностью / Л.И. Кораб-лева, Л.Д.Слуцкая // Почвоведение. - 1978. - №8. - С. 83-89.
5. Кулаковская, Т. Н. Баланс питательных веществ в земледелии БССР / Т.Н. Кулаковская, Л.П. Детковская // Химия в сельськом хозяйстве. - 1970. - №4. - С. 72-77.
6. Могилевкина, И. А.Оценка резервных запасов искусственно фиксированного аммония в почвах / И. А. Могилев-кина // Круговорот и баланс азота в системе почва-удобрение-растение-вода. - М.: Наука, 1979. - С. 139-142.
7. Пироженко, Г. С. Баланс элементов питания в почвах различных зон // Устойчивость земледелия: проблемы и пути решения. - К.: Урожай, 1993. - С. 77-85.
8. Изучение калийного питания растений на разных типах почв с помощью радиоизотопа 40К / Л.Д.Слуцкая [и др.] // Тез. докл. VI делегат. съезда Всесоюз. об-ва почвоведов. - Тбилиси, 1981. - С. 168-169.
9. Шилина, Л. И. Баланс питательных веществ в системе севооборотов на черноземах Лесостепи Украинской ССР / Л.И. Шилина, О.А. Леончик, А.А. Артюшенко // Земледелие. - К.: Урожай, 1983. - Вып. 58 - С. 7-13.
