CC BY
17
УДК 631,8; 631.155; 631.174; 631.3
КРИТЕРИИ И РЕСУРСЫ ПРОДУКТИВНОСТИ ПАШНИ В УСЛОВИЯХ ЛЕСОСТЕПНОЙ ЗОНЫ ЦЕНТРАЛЬНОГО ЧЕРНОЗЕМЬЯ
!В.Д. Соловиченко, д.с.-х.н., !В.В. Никитин, д.с.-х.н., 2В.В. Мельников, к.с.-х.н., 3А.М. Вовк
1 Белгородский НИИСХ, e-mail: valentin_1937@list.ru 2Департамент АПК Белгородской области, e-mail: dep@belapk.ru 3ООО Фосагро-Белгород, e-mail: belgorod@phosagro.ru
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. В среднем за годы, вовлеченные в выборку, положительное влияние на продуктивность пашни оказали азот и калий, отрицательное - фосфор. Тренд погодных условий в Центральном черноземье - 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 переформатирования их качественного состава в пользу азотной составляющей.
Ключевые слова: гидротермический коэффициент, аридизация, минеральные удобрения, антропогенный фактор, азот, фосфор.
CRITERIA AND ARABLE LAND RESOURCES IN THE CONDITIONS OF FOREST-STEPPE
OF THE CENTRAL CHERNOZEM ZONE
1Dr. Sci. V.D. Solovichenko, 1Dr. Sci. V.V. Nikitin, 2Ph.D. V.V. Melnikov, 3A.M. Vovk
1 Belgorod Agricultural Research Institute, e-mail: valentin_1937@list.ru 1 Agribusiness Department of Belgorod region Government, e-mail: dep@belapk.ru 3Fosagro-BelgorodLtd., e-mail: belgorod@phosagro.ru
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 CCZ - 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 provided reformatting their qualitative composition in favor of the nitrogen component.
Keywords: hydrothermal coefficient, aridization, mineral fertilizers, anthropogenic factor, nitrogen, phosphorous.
Вопросам продуктивности земледелия Белгородской области посвящено большое количество публикаций, освещающих результаты экспериментов в краткосрочных и длительных полевых опытах [1-10]. Выявлены основные закономерности действия антропогенных и агроклиматических ресурсов на плодородие почвы, урожайность и качество сельскохозяйственных культур, экономические и энергетические критерии, позволяющие оптимизировать агротехнологии в рыночных условиях. Однако опытный полигон и поле производственного
участка - это отнюдь не одно и то же в силу субъективных и объективных причин. Прежде всего, это несовпадение агрохимических характеристик полей, где даже при одинаковом содержании подвижных форм основных макроэлементов, их подвижность будет различаться в силу различной истории полей, качества материнской породы, структуры посевных площадей и т.п. Нельзя сбрасывать со счетов и различий в агротехнологиях возделывания культур. Например, удобрения в опыте распределяются максимально равномерно, часто вруч-
ную, а в условиях хозяйства - машинами, регулировка которых довольно часто желает лучшего, и дисперсия эффективности удобрений будет значительно отличаться, что повлияет на конечный результат в определении продуктивности культуры. Это касается и качества уборочных работ, на которое существенно влияют погодные условия, наличие техники, производственная дисциплина и, если хотите уровень ^ руководящего звена. Все это отражается на результативности вкладываемых ресурсов и корректирует стратегию производственного цикла.
Цель исследований - анализ полувековой статистики применения удобрений, продуктивности ведущих культур и пашни в целом, с целью моделирования взаимосвязи продуктивности сельскохозяйственных культур с уровнем почвенного плодородия, степенью химизации и погодными условиями и дать прогноз поведения урожайности, гидротермических факторов и системы удобрения на ближайшую перспективу.
Анализу эффективности агрогенных факторов и, прежде всего, промышленных удобрений в производственных условиях области практически не уделяется должного внимания. Нам известно только об одной научной работе, проведенной в масштабах Белгородской области с минеральными удобрениями с помощью корреляционно-регрессионного анализа статистических данных [11]. 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 54 года, приведенные в монографии Н.К. Дол-женко [12, 13], а также гидрометбюллетеней и справочного пособия по агроклиматическому районированию Белгородской области [14].
Прежде всего, следует отметить стабильность содержания органического вещества в пахотном слое почв области на протяжении 30 лет, что можно объяснить особенностями алгоритма поведения этого гетерогенного соединения почвы. Выделяют три градации содержания гумуса в почве - минимальную, оптимальную и максимальную. Оптимальное содержание гумуса ответственно за получение запрограммированных урожаев конкретной сельскохозяйственной культуры, а при минимальном содержании почва перестает терять гумус. Максимальный планируемый уровень гумуса даже при интенсивном окультуривании не может превышать величины, характерной для данного типа почвы, и примерно равен целинным аналогам [15].
1. Динамика средневзвешенного содержания гумуса,
гидролизуемого азота, подвижных форм фосфора _и калия (1964-2014 гг.)_
Годы Гумус, % Гидролизуемый азот, мг/кг Подвижный фосфор, мг/кг Подвижный калий, мг/кг
1964-1970 нет данных нет данных 55 105
1971-1975 нет данных нет данных 72 97
1976-1983 нет данных нет данных 86 120
1984-1989 4,9 156 103 130
1990-1994 4,8 160 119 126
1995-1999 4,9 159 131 128
2000-2004 4,9 157 121 121
2005-2009 5,0 160 116 127
2010-2014 5,0 нет данных 139 146
Углерод любой почвы состоит из минимального и трансформируемого массива. При минимальном содержании минерализация углерода прекращается, а колебаниям подвергается трансформируемая часть. Содержание минимального углерода определяется генетическими свойствами почвы, его количество детерминировано и функционально связано с содержанием физической глины в почве, особенностями гумусообразова-тельного процесса и является неизменным в условиях постоянства последних [16, 17].
Трансформируемый углерод в почве колеблется в зависимости от способа землепользования и служит объектом контроля и предметом стабилизации уровня содержания гумуса в почве. Количество Смин определяют расчетным методом по гранулометрическому составу и оно примерно равно содержанию гумуса на вариантах, не получающих удобрения в течение 15 лет. Для каждой почвы есть свой максимальный уровень содержания гумуса, который невозможно повысить никакими дозами навоза, так как чем выше Странс, тем сильнее идут минерализационные процессы в почве. Следовательно все рассуждения, связанные с органическим веществом почвы, требуют обязательного учета, по меньшей мере, двух фракций: инертной, преимущественно определяемой гранулометрическим составом, и трансформируемой, которая испытывает влияние антропогенных приемов сельскохозяйственного использования пашни.
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 50 лет наблюдений существенно увеличилось, причем если фосфорные удобрения вносили с избытком по отношению к выносу с урожаями, то по калию баланс отрицательный, и увеличение кислоторастворимого фосфора обязано большим количеством его валовой формы и последующей трансформацией (табл. 1).
Состояние и прогноз погодных параметров на перспективу
■■—Осадки —•—Температура
Рис. 1. Агроклиматические ресурсы Белгородской области
Следует отметить тенденцию аридизации климата Белгородской области. Так, количество осадков за календарный год уменьшается, а сумма положительных температур растет (рис. 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 (рис. 2). Прогноз содержания макроэлементов и гумуса, рассчитанный по квадратичному уравнению, показывает, что содержание гидролизуемого 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 (рис. 3).
Среди почвенных элементов питания наибольшее долевое участие в формировании урожайности основой продукции на пашне за 50 лет оказал калий, затем - гидро-лизуемый азот и подвижный фосфор. При этом коэффициент корреляции урожая с фосфором был отрицательным (табл. 2).
Неожиданно несущественную связь на продуктивность пашни оказал показатель содержания в почве органического вещества. Более детальный анализ свидетельствует, что содержание этого ресурса было наибольшим в северо-западной части области, лучше обеспеченной осадками, и, 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 влияла обеспеченность почвы питательными веществами. Содержание подвижных форм фосфора и калия в почве было почти выше среднего и высокого уровня и этого хватало для формирования вегетативной массы 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 (рис. 3, 4).
2. Критерии верификации математических моделей
Ресурсы Коэффициент Коэффициент
корреляции 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 (МРК) 0,45** 0,08
Минеральные удобрения (М) 0,74** 0,09
Минеральные удобрения (Р) 0,08 0,012
Минеральные удобрения (К) -0,44** -0,041
Навоз (МРК) 0,25 0,009
** 95%-ный уровень вероятности.
Прогноз содержания гумуса и гидролизуыеиого азота в пахотном с слое почвы
5, 5, 5, = 5, ^ 4,
^ 4.
4, 4, 4, 4,
15 10 -05 -00 95 -90 85 80 -75 70
160,0 159,5 159,0 158,5 158,0 157,5 157,0 156,5 156,0 155,5 155,0
■ Гумус
■ Гидролизуемыи азот
Прогноз содержания подвижных форм фосфора и калия
в почве
160 140 120 100 80 60 40 20 0
О
■ Фосфор
■КалиИ
Долевое участие питательных вешеств почвы в формировании продуктивности пашни, %
5,6
22,1
□ Гидролизуемы азот Ш Подвижный фосфор □ Подвижный калий
Рис. 2. Прогнозное поведение питательных веществ в почвах области и их долевое участие в формировании продуктивности пашни (1984-2014 гг.)
При проведении статистической обработки информационного массива мы столкнулись с еще одним не поддающемся логическому анализу фактом: при отрицательном погодном тренде и очень небольшом положительно - удобрений, продуктивность пашни во временном аспекте значительно возросла. Видимо это относится к фактору повышения технологической дисциплины и уровня менеджмента, а также за счет внедрения высокопродуктивных гибридов и сортов. Скажем, пару десятков лет назад урожай сахарной свеклы в 300 ц/га считался чуть ли не рекордом, а в настоящее время 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 (рис. 4). Бесспорно существенное влияние удобрений на урожайность всех культур в целом, о чем свидетельствует величина доли их по сравнению даже с таким климатическим показателем как гидротермический коэффициент за вегетационный период.
Рис. 3. Долевое участие удобрений и погоды в формировании урожая (1964-2014 гг.)
Состояние и прогноз продуктивности пашни, степени удобренности и погоды
4,00 3,50 3,00 2,50 2,00 1,50 1,00 0,50
1964- 1971- 1976- 1981- 1986- 1991- 1996- 2001- 2006-- 2011- 2015-
1970 1975 1980 1985 1990 1995 2000 2005 2010 2014 2020
г.г. г.г. г.г. г.г. г.г. г.г. г.г. г.г. г.г. г.г. г.г.
Факт
Прогноз
■ Продутивность пашни, т/га з.е.
-Удобрения, кг/га*0,01
ГТК, ед.
Рис. 4. Тренды продуктивности пашни, уровня химизации и гидротермического коэффициента
□ N
Р □ K
Таким образом, 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 необходимо тщательно анализировать результативность рекомендуемых технологий с преломлением местных производственных особенностей для их корректировки.
Литература
1. Азаров Б.Ф., Акулов П.Г., Солов И.И. Система воспроизводства плодородия пахотных почв в ландшафтном земледелии / Матер. всеросс. научн.-практ. конф. - Белгород, 2001. - C. 19-20.
2. Карабутов А.П. Изменение свойств чернозема типичного при длительном применении способов обработки и удобрений в Центрально-Черноземном регионе: автореф. дисс. к.с.-х.н.: 06.01.01. - Курск, 2012. - 19 с.
3. Лукин С.В., Соловиченко В.Д. Гумусное состояние почв Белгородской области // Достижения науки и техники АПК, 1995, № 6. -С. 5-8.
4. Никитин В.В. Оптимизация минерального питания культур зерно-свекловичного севооборота на черноземах типичных Юго-Запада ЦЧЗ: дисс. д.с.-х.н.: 06.01.04. - М., 1998. - 376 с.
5. Никитин В.В. Рациональное применение удобрений / Научно-обоснованная система земледелия Белгородской области на 1982-1985 годы. - Белгород, 1982. - С. 43-57.
6. Лукин С.В. О состоянии плодородия почв Белгородской области и перспективах его улучшения. - Белгород, 2015. -32 с.
7. Никитин В.В., Воронин А.Н., Навальнев В.В. и др. Значение отдельных агротехнических факторов в биологизации земледелия // Агрохимия, 2013, № 8. - C. 53-59.
8. Тютюнов С.И. Совершенствование технологий возделывания сельскохозяйственных культур в адаптивно-ландшафтном земледелии Центрального Черноземья России: автореф. дисс. д.с.-х.н.: 06.01.01. - Белгород, 2005. - 42 с.
9. Щербаков А.П., Васенев И.И. Агроэкологическое состояние почв ЦЧО. - Курск, 1996. - 326 с.
10. Лукин С.В. Агроэкологическое состояние и продуктивность почв Белгородской области. - Белгород, 2011. -301 с.
11. Сушков В.П. удобрений и погодных условий на урожайность основных сельскохозяйственных культур в Белгородской области: автореф. дисс. к.с.-х.н. - Курск, 2004. - 21 с.
12. Долженко Н.К. Поставка и применение минеральных удобрений в хозяйствах Белгородской области за 19612000 годы. Том I. - Белгород, 2002. - 223 с.
13. Долженко Н.К. Использование удобрений и урожайность в хозяйствах Белгородской области/ Н. К. Долженко. - Белгород, 2002. Том II. - 223 с.
14. Агроклиматические ресурсы Белгородской области. - Белгород, 1972. - 82 с.
15. Жуков А.И. Воспроизводство гумуса в интенсивном земледелии // Агрохимия, 1991, № 2. - C. 121-123.
16. Шевцова Л.К., Володарская И.В., Горбунов Е.В. Моделирование трансформации и баланса гумуса дерново-подзолистых почв на основе информационной базы длительных опытов // Агрохимия, 2000, № 9. - С. 8-10.
17. Шевченко Г.А., Щербаков А.П. Гумусовое состояние типичного чернозема ЦЧО // Почвоведение, 1984, № 6. -C. 50-56.
УДК 631.8:633.1
ВЛИЯНИЕ ДЛИТЕЛЬНОГО ПРИМЕНЕНИЯ УДОБРЕНИЙ НА УРОЖАЙ И КАЧЕСТВО ЗЕРНА ОЗИМОЙ ПШЕНИЦЫ
В.В. Никитин, д.с.-х.н., В.В. Навальнев, к.с.-х.н.
Белгородский НИИСХ, e-mail: valentin_1937@list.ru
Приведены результаты многолетнего полевого опыта по изучению влияния удобрений на урожай и качественные показатели зерна озимой пшеницы, выращенной на черноземе типичном в стационарном полевом опыте Белгородского НИИСХ. Установлено, что основное внесение минеральных удобрений под озимую пшеницу - перспективный агроприем, обеспечивающий прибавку урожая в размере 1,13-1,45 т/га. Однако с учетом стоимости удобрений и закупочной цены зерна условно-чистый доход обеспечивают невысокие (62-90 кг) дозы NPK, и лучшие результаты получены по варианту N90P60K90.
Ключевые слова: озимая пшеница, дозы удобрений, чернозем типичный, урожай, качество зерна, рентабельность.
