CC BY
18
УДК 631.8(470.323)
ЭФФЕКТИВНОСТЬ УДОБРЕНИЙ В ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ УСЛОВИЯХ ЦЕНТРАЛЬНОГО ЧЕРНОЗЕМЬЯ
НИКИТИН В.В.,
доктор сельскохозяйственных наук, главный научный сотрудник ФГБНУ «Белгородский НИИСХ», Белгород, ул. Октябрьская, 58, т. (4722) 27-64-76; e-mail: valentin_1937@list.ru.
КАРАБУТОВ А.П.,
кандидат сельскохозяйственных наук, научный сотрудник ФГБНУ «Белгородский НИИСХ», г. Белгород, ул. Октябрьская, 58, т. (4722) 27-64-76; 89205561557; e-mail: karabut.ap@mail.ru.
МЕЛЬНИКОВ В.И.,
кандидат сельскохозяйственных наук, заместитель начальника департамента - начальник управления биологизации земледелия, охраны почв и прогрессивных технологий в растениеводстве департамента агропромышленного комплекса и воспроизводства окружающей среды Белгородской области.
ВОВК А.М.,
генеральный директор ООО «Фосагро-Белгород».
Реферат. Анализ статистических данных за более чем полувековой период свидетельствует о стабильности содержания органического вещества и гидролизуемого азота почвы и об увеличении обеспеченности черноземов подвижными формами фосфора и калия. Статистический анализ показывает, что в среднем за годы, вовлеченные в выборку, положительное влияние на продуктивность пашни оказали азот и калий. Тренд погодных условий в ЦЧЗ - аридизация, и при сравнительной оценке долевого участия климата и удобрений преобладает антропогенный фактор. Из минеральных удобрений максимальное влияние на продуктивность пашни оказали азотные и минимальное - фосфорные. Прогнозные расчеты, проведенные на основе математической модели с достоверными уровнями верификации, показали на увеличение продуктивности пахотных земель в перспективе, снижении гидротермического коэффициента, незначительном увеличении уровня применения минеральных удобрений при условии изменения их качественного состава в пользу азотной составляющей.
Ключевые слова: тренд, гидротермический коэффициент, аридизация, минеральные удобрения, антропогенный фактор, азот, фосфор.
UDSCHOBRENY EFFICIENCY IN PRODUCTION CONDITIONS OF THE CENTRAL BLACK EARTH
NIKITIN V.V.,
Doctor of Agricultural Sciences, Senior Researcher FGBNU "Belgorod Agricultural Research Institute" Belgorod, st. October, 58, t (4722) 27-64-76.; e-mail: valentin_1937@list.ru.
KARABUTOV A.P.,
Candidate of Agricultural Sciences, researcher FGBNU "Belgorod Agricultural Research Institute", Belgorod, Str. October, 58, t (4722) 27-64-76.; 89205561557; e-mail: karabut.ap@mail.ru.
MELNIKOV V.I.,
Candidate of Agricultural Sciences, Deputy Head of Department - Head of the biological function of agriculture, soil protection and progressive technologies in plant growing department of agriculture and reproduction of the environment of the Belgorod region.
VOVK A.M.,
«Fosagro-Belgorod» General Director of LLC.
Essay. The statistical analysis of more than half a century proves the stability of organic matter and soil hydrolysable nitrogen and increase security chernozems mobile forms of phosphorus and potassium. Statistical analysis shows that on average for the years involved in the sample, a positive impact on the productivity of arable land had nitrogen and potassium and negative - phosphorus. Trend weather conditions in the - aridity, and comparative assessment of climate equity participation and fertilizer dominates the anthropogenic factor. From fertilizer maximum impact on arable land productivity had nitrogen and minimal - phosphate, forecast calculations carried out on the basis of a mathematical model with a confidence level of verification, showed an increase in the productivity of arable land in the long term, reducing the hydrothermal coefficient, a slight increase in the level of fertilizer application change provided their qualitative composition in favor of the nitrogen component.
Keywords: trend, hydrothermal coefficient, aridity, fertilizers, anthropogenic factor, nitrogen.
Таблица 1 - Динамика средневзвешенного содержания гумуса, гидролизуемого азота и подвижных форм фос-
фора и калия (1964-2014 гг.)
Циклы Годы Гумус, % Гидролизуемый азот, Подвижный Подвижный
мг/кг фосфор, мг/кг калий, мг/кг
1 1964-1970 нет данных нет данных 55 105
2 1971-1975 нет данных нет данных 72 97
3 1976-1983 нет данных нет данных 86 120
4 1984-1989 4,9 156 103 130
5 1990-1994 4,8 160 119 126
6 1995-1999 4,9 159 131 128
7 2000-2004 4,9 157 121 121
8 2005-2009 5,0 160 116 127
9 2010-2014 5,0 нет данных 139 146
Установлена размерность факторного влияния естественно биологических условий и потребляемых ресурсов: погода - 16-20 %, удобрения - 41-49 %, семена - 8-12 %, ирригация - 5-8 % [1]. В Центрально-Черноземной зоне, несмотря на сравнительно высокий уровень естественного плодородия почвенного покрова органические и минеральные удобрения обеспечивают существенную прибавку урожаев основных сельскохозяйственных культур [2-3].
Однако опытный полигон и поле производственного участка - это отнюдь не одно и то же в силу ряда субъективных и объективных причин. Прежде всего, это несовпадение агрохимических характеристик опытного и производственных полей, различия в сортах и агротехнологиях возделывания культур в опыте и в производстве.
Это данность, с этим надо считаться, поэтому совершенно необходимо анализировать эффективность рекомендуемых наукой агротехнологий при их наложении на производственную матрицу, с тем, чтобы можно было сделать необходимые поправки с учетом местных условий.
Цель исследований: проанализировать полувековую статистику применения удобрений, продуктивности ведущих культур и пашни в целом, смоделировать взаимосвязи продуктивности сельскохозяйственных культур с уровнем почвенного плодородия, степенью химизации и погодными параметрами и дать прогноз поведения урожайности, гидротермических факторов и системы удобрения на ближайшую перспективу.
В нашей работе мы использовали данные статистических бюллетеней Федеральной службы статистики по Белгородской области по урожайности, посевным площадям и объемам внесенных органических и минеральных удобрений за пятьдесят четыре года (9 б.с.х. и 29 с.х.), а также гидрометеобюллетени.
Прежде всего, следует отметить относительную стабильность содержания органического вещества в пахотном слое почв области на протяжении 30 лет, что можно объяснить особенностями алгоритма поведения этого гетерогенного соединения почвы. Содержание гидролизуемого азота, рекомендуемого для диагностических целей, практически не меняется, так как эта форма азота извлекается из почвы довольно сильным реагентом и поэтому консервативна по определению. Содержание подвижных форм фосфора и калия за пятьдесят лет наблюдений существенно увеличилось, причем если фосфорные удобрения вносились с избытком по отношению к выносу с урожаями, то по калию в целом баланс отрицательный (таблица 1).
Следует отметить тенденцию аридизации климата области. Так, за последние пятьдесят лет количество осадков за календарный год уменьшается, а сумма положительных температур растет (рисунок 1). То же самое имеет место и при группировке этих ресурсов по циклам, и в соответствии с уравнением регрессии прогноз устойчиво показывает на уменьшение гидротермического коэффициента.
Динамика подвижных форм макроэлементов и органического вещества, несмотря на их незначительную амплитуду положительна (рисунок 2). Прогноз содержания макроэлементов и гумуса, рассчитанный по квадратичному уравнению, показывает, что содержание гидролизуе-мого азота достигло своего «потолка», а содержание гумуса увеличивается по экспоненте. Содержание подвижного фосфора также возрастает довольно заметно как функция времени, колебания же подвижного калия менее заметны (рисунок 3).
Среди почвенных элементов питания наибольшее долевое участие в формировании урожайности основой продукции на пашне области за пятьдесят лет оказал калий, затем - гидролизуемый азот и подвижный фосфор. При этом коэффициент корреляции урожая с фосфором был отрицательным (таблица 2).
Таблица 2 - Критерии верификации математических моделей «ресурсы-продуктивность пашни» (19642014 гг.)
Ресурсы Коэффициент корреляции Коэффициент регрессии
Гидротермический коэффициент 0,06 0,92
Гумус -0,003 -0,03
Гидролизуемый азот 0,43** 0,02
Подвижный фосфор -0,44** -0,03
Подвижный калий 0,58** 0,07
Минеральные удобрения (ЫРК) 0,45** 0,08
Минеральные удобрения (Ы 0,74** 0,09
Минеральные удобрения (Р) 0,08 0,012
Минеральные удобрения (К) -0,44** -0,041
Навоз (ЫРК) 0,25 0,009
Примечание: ** - 95%о-ный уровень вероятности
Неожиданно несущественную связь на продуктивность пашни оказал показатель содержания в почве органического вещества. Более детальный анализ свидетельствует, что содержание этого ресурса было наибольшим в северозападной части области, лучше обеспеченной осадками, а, следовательно, для степной зоны этот показатель перевесил гумусированность - своеобразный «конфликт интересов».
Что касается питательных веществ антропогенного характера, то здесь вне конкуренции находится азот, влияние фосфора ничтожно, а калий влиял с 95%-ным уровнем значимости с отрицательным знаком. В данном случае на эффективность удобрений оказала обеспеченность почвы питательными веществами.
Сумма осадков за календарный год
850 800 750 700 650 600 550 500 450 400 350
ср
и с
9,5 8,5 7,5 6,5 5,5 4,5 3,5
1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31 33 35 37 39 41 43 45 47 49 51
1964-2014 г.г.
| ^^ Факт
Среднегодовая температура воздуха
13 5 7
9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31 33 35 37 39 41 43 45 47 49 51 1964-2014 гг.
Факт
Состояние и прогноз погодных параметров на перспективу
э
о
о
600 580 560 540 520 500 480 460
1964-
1971- 1976- 1981- 1986- 1991- 1996- 2001- 2006- 2011- 2015-
1975 г.г. 1980 г.г. 1985 г.г. 1990 г.г. 1995 г.г. 2000 г.г. 2005 г.г. 2010 г.г. 2014 г.г. 2020 г.г.
2021-
- Осадки
" Среднесуточная температура воздуха
Прогноз
10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0
Рисунок 1 - Агроклиматические ресурсы Белгородской области
Годы
♦ Тренд —□— Факт
Тренд —□— Факт
1984-1989 1990-1994 1995-1999 2000-2004 2005-2014
| ♦ Тренд —□— Факт |
Тренд —□— Факт
Рисунок 2 - Динамика основных макроэлементов в почвах области
Прогноз содержания гумуса и гидролизуемого азота в почве
5,3
5,2
5,1
хо 6х 5
у 4,9
Г
4,8
4,7
___*- -*- -♦--
1984-1989 1990-1994 1995-1999 2000-2004 2005-2009 2010-2014 2015-2020 2021-2025
г.г. г.г. г.г. г.г. г.г. г.г. г.г. г.г.
-О- Гумус ♦ - Гидролизуемый азот Прогноз
160
159,5
159
158,5
158
157,5
157
156,5
156
155,5
155
Прогноз содержания подвижных форм фосфора и калия в почве
135 130 125 120 115 110 105 100
180 160 140 120 100 * 80
О 60 £
40
20
0
1984-1989 1990-1994 1995-1999 2000-2004 2005-2009 2010-2014 2015-2020 г.г. г.г. г.г. г.г. г.г. г.г. г.г.
2021-2025 г.г.
- Подвижный фосфор
- Подвижный калий
Прогноз
Долевое участие питательных веществ почвы на формирование продуктитвности пашни, %
Гидролизуемы азот; 5,6
Ша
Рисунок 3 - Прогнозное поведение питательных веществ в почвах области и их долевое участи в формировании продуктивности пашни (1984-2014 гг.)
Рисунок 4 - Долевое участие удобрений и погоды в формировании урожая (1964-2014 гг.)
Рисунок 5 - Тренды продуктивности пашни, уровня химизации и гидротермического коэффициента
Содержание подвижных форм фосфора и калия в почве в большинстве циклов обследования было почти выше среднего и высокого уровня и этого хватало для формирования вегетативной массы и без дополнительного внесения этих элементов с удобрениями. Поэтому минеральный фосфор имел очень небольшой коэффициент связи с урожаем, а калий - большой, но отрицательный.
Вышесказанное подтверждается и показателями долевого участия этих элементов в формировании продуктивности пашни. Например, по величине коэффициента корреляции почвенные элементы расположились в такой последовательности: калий-азот-фосфор, а среди вносимых с удобрениями - азот-калий-фосфор (рисунки 3, 4).
При проведении статистической обработки информационного массива мы столкнулись с еще одним не поддающемся логическому анализу фактом: при отрицательном погодном тренде и очень небольшом положительным - удобрений, продуктивность пашни во временном аспекте значительно возросла (рисунок 5).
Видимо это относится к фактору повышения технологической дисциплины и уровня менеджмента, а также за счет внедрения высокопродуктивных гибридов и сортов,
высокотехнологичных средств защиты растений и агро-химикатов. Скажем, пару десятков лет назад урожай сахарной свеклы в 300 ц/га считался чуть ли не рекордом, а в настоящее врем в некоторые годы в целом по области урожайность этой технической культуры приближается к 400 ц/га.
Необходимо отметить положительную роль органических удобрений в повышении продуктивности пашни и, хотя драйв промышленных удобрений в отношении этой роли значительно превосходит долю влияния навоза, в последнее время имеет место четкая тенденция в повышении количества вносимых органических удобрений (рисунок 4).
Итак, анализ деятельности производственных хозяйствующих субъектов показал, что не всегда критериальная оценка ресурсов, задействованных в земледелии области, копирует выводы, полученные на опытных делянках. Поэтому для более эффективного их использования на основании рекомендации академической и отраслевой науки необходимо тщательно анализировать результативность рекомендуемых технологий с преломлением местных производственных особенностей с целью их корректировки.
Список использованных источников
1. Чурсин А.М. Естественнобиологические и экономические факторы использования ресурсов в сельском хозяйстве // Вестник сельскохозяйственной науки. - № 2. - C. 10-22.
2. Значение отдельных агротехнических факторов в биологизации земледелия / В.В. Никитин, А.Н. Воронин, В.В. Навальнев и др. // Агрохимия. - 2013. - № 8. - C. 53-59.
3. Тютюнов С.И. Совершенствование технологий возделывания сельскохозяйственных культур в адаптивно-ландшафтном земледелии Центрального Черноземья России: автореф. дис...д-ра с.-х. наук: 06.01.01. - Белгород, 2005. - 42 с.
List of sources used
1. Chursin AM Estestvennobiologicheskie and economic factors of the use of resources in agriculture // Herald agricultural science. - N 2. - C. 10-22.
2. The value of certain agronomic factors in agriculture biologization / V.V. Nikitin, A.N. Voronin, V.V. Navalny and others // Agrochemicals. - 2013. - № 8. - C. 53-59.
3. Tyutyunov S. Perfection of technologies of cultivation of agricultural crops in the adaptive landscape agriculture of the Central Black Soil Region of Russia: Author. Dis ... Dr. agricultural Sciences: 06.01.01. - Belgorod, 2005. - 42 c.
