Оптимизация минерального питания и расчет доз удобрений на основе полевых опытов сильфии пронзеннолистной в условиях Западной Сибири Текст научной статьи по специальности «Сельское хозяйство, лесное хозяйство, рыбное хозяйство»

УДК 633.39:631.81(571.1) Н.М. Сидорова,

Ю.И. Ермохин

ОПТИМИЗАЦИЯ МИНЕРАЛЬНОГО ПИТАНИЯ И РАСЧЕТ ДОЗ УДОБРЕНИЙ НА ОСНОВЕ ПОЛЕВЫХ ОПЫТОВ СИЛЬФИИ ПРОНЗЕННОЛИСТНОЙ В УСЛОВИЯХ ЗАПАДНОЙ СИБИРИ

Введение

В Западной Сибири основными силосными культурами являются кукуруза и подсолнечник. Однако они не могут в полной мере использовать биоклиматический потенциал всех природных зон региона [1]. Расширение ассортимента силосных культур за счет интродукции новых видов способствует увеличению производства дешевых, энергонасыщенных и высокобелковых кормов. Одним из перспективных новых видов кормовых культур является сильфия пронзеннолистная [2]. Данная культура отличается высокой урожайностью кормовой массы, продолжительным периодом использования (до 15 лет). Хорошо силосуется в чистом виде и с другими культурами. Кормление силосом сильфии увеличивает продуктивность коров и сочетание жира в молоке [3].

В силу малой изученности данной культуры продуктивность ее остается очень низкой, что сдерживает быстрое и широкое ее распространение в хозяйствах Омской области и в целом в Западной Сибири. В связи с этим возникает необходимость разработать интеграционную систему диагностики потребности сильфии пронзеннолистной в минеральных удобрениях с целью увеличения урожая и качества его с единицы площади.

В условиях Западной Сибири рациональное применение удобрений под силь-

фию пронзеннолистную не разработано. Не установлены наилучшие дозы и сочетания удобрений на основе полевых опытов, тем более с учетом химического анализа почвы (почвенная диагностика) и растений (растительная диагностика). В связи с этим нами была поставлена задача установить урожайность этой с.-х. культуры в зависимости от доз удобрений, химического состава почвы, уровней содержания макро- и микроэлементов в растениях, обоснованно создать гибкую систему удобрения этой многолетней кормовой культуры в различных почвенно-климатических условиях.

Объекты, методы и условия проведения исследований

Наши исследования проводились в 19911999 гг. Период исследований характеризовался разнообразными погодными условиями. Оценка их показывает, что они были достаточно типичными для климата Западно-Сибирского региона. Наиболее существенное влияние на урожайность многолетней культуры сильфии пронзен-нолистной оказывали тепло- и влагообес-печенность.

Таким образом, период проведения полевых исследований охватывает разнообразные по погодным условиям годы, что позволило достаточно полно изучить как биологические особенности роста и

развития, так и динамику поступления элементов питания в растения новой кормовой культуры — сильфии пронзенноли-стной.

Общие сведения о методике полевых опытов

Полевые опыты проводились в течение девяти лет на опытном поле Омского государственного аграрного университета. Почва — лугово-черноземная маломощная среднегумусовая тяжелосуглинистая. В пахотном слое содержится 6,5% гумуса; рН близок к нейтральному (6,8). Сумма поглощенных оснований равна

45 мг.экв/100 г почвы. В составе поглощенных оснований присутствуют Са2+ (7395%), с глубиной растет содержание магния. Плотность почвы равна 1,2 г/см3, скважность — 53%, аэрация — 34%.

Нитратного азота в почве в период отрастания сильфии пронзеннолистной по годам исследований содержалось от 0,25 до 1,05; подвижного фосфора — от 3,1 до 7,15; обменного калия — от 7,1 до 22,3 мг/100 г почвы (все три элемента определены в 2%-ной уксуснокислой вытяжке).

Предшественником сильфии в 1991 г. был пар. Агротехника в опытах проводилась согласно общепринятой системе земледелия. Минеральные удобрения вносили до посева семян и заделывали культиватором. Посев семян производили с междурядьем 60 см. Уборку урожая зеленой массы производили сплошным учетом со всей делянки — путем скашивания. При выборе конфигурации опытных делянок предпочтение отдавалось вытянутой форме, при которой, более полно охватывается пестрота поля и таким образом обеспечивается большая точность. Размещение делянок в опытах было двухъярусным.

Полевые опыты с удобрениями закладывали по расширенной схеме, все учеты, наблюдения выполняли согласно общепринятым методикам [4-6]. Варианты с удобрениями строили в соответствии с принципом единственного различия.

Схема опыта № 1 (1991 г.): 1) контроль; 2) N90P90; 3) Р90К90; 4) N90K90;

5) N90P90K90; 6) N470P100K280.

Схема опыта № 2 (1994 г.): 1) контроль; 2) N90K90; 3) N90P90K90;

4) N90P120K90; 5) N90P180K90; 6) N150P180K90.

Расчет доз удобрений в опыте № 1 (шестой вариант) проводили на планируемую урожайность зеленой массы 100 т/га по формуле Ю.И. Ермохина:

Дк = 6,42 • (ПУ-ЭФ) • 33,4 -143, кг/га;

Др2о5 = 5 •ПУ - 68 • Эф,кг/га;

Дк20 = 7,86 • ПУ - 47,8 • Эф, кг/га ,

где ПУ — планируемая урожайность зелёной массы, т/га;

ЭФ — содержание элемента питания в слое почвы 0-30 см, мг/100 г почвы.

В данные формулы «вмонтированы» коэффициенты использования элементов питания из почвы, удобрений и NT = 100 кг/га (КИПм-0,6; КИП^ -0,38; КИП-0,93;

КИУР2О5 -0,2; КИУк2о-0,7).

Экспериментальная часть

Применение удобрений в опытах с сильфией пронзеннолистной позволило установить связь величины урожая с дозами применения удобрений, химическим составом почвы и растений. В данной работе представляем действие и последействие удобрений на урожайность новой кормовой культуры для Сибири — сильфии пронзеннолистной и сравнительно простой метод расчета доз удобрений.

Действие минеральных удобрений на урожайность сильфии пронзеннолистной. Применение минеральных удобрений в двойной и тройной комбинациях по-разному проявило действие на урожайность зеленой массы сильфии пронзенно-листной. Так, данные таблицы 1 показывают, что наивысшая урожайность зелёной массы наблюдалась при внесении азотно-фосфорных удобрений в дозе по 90 кг д.в/га и составила 77 т/га, что выше контрольного варианта на 27 т/га, или на 54% (табл. 1.).

Высокие прибавки урожая наблюдались также при внесении полного минерального удобрения в дозах N90P90K90 и N470P100K280. Однако если сравнить эффективность единицы внесённого удобрения на урожайность зелёной массы, то заметим, что наивысшая окупаемость каждого внесённого кг д.в. удобрений урожаем получена при внесении по 90 кг д.в. азота и фосфора в сочетании 1:1 и составила 1,5 ц, а при внесении полного удобрения N90P90K90 окупаемость составила 1,1. Следовательно, калий, внесённый совместно с азотно-фосфорными удобрениями, не проявил положительного действия на продуктивность сильфии пронзённолистной.

В полевом опыте исследовалось действие и последействие повышенных расчётных доз удобрений, внесенных один раз в

пять лет, на формирование урожайности зелёной массы сильфии пронзённолистной.

Опыты показали, что величина урожайности, полученная за счёт применения высоких расчётных доз удобрений на планируемую урожайность, была выше и составила фактически 61%. Однако данную дозу удобрений применяли из расчёта выявить длительность последействия их на формирование величины урожая в течение 5-6 лет.

Действие фосфорно-калийных удобрений было практически одинаковым.

В полевом опыте № 2 при внесении более высоких доз фосфорных удобрений продуктивность сильфии пронзенноли-стной была наибольшая при внесении 180 кг Р2О5 на ^0Р90 (табл. 2). По сравнению с контролем прибавка составила 65 т/га, или 47,4%. По сравнению с фоном ^90К90) применение Р2О5 в дозе

180 кг увеличило урожайность зелёной массы с 158 до 202 т/га, или на 27,8%. Дальнейшее увеличение дозы азота до 150 кг/га на фоне Р180К90 не способствовало увеличению урожайности сильфии пронзеннолистной. Окупаемость каждого внесённого кг д.в. удобрений в сочетании 1:2:1 составила 1,80 ц зелёной массы. Снижение или увеличение азотно-фосфорно-калийных удобрений способствовало снижению величины окупаемости единицы удобрения урожаем.

Следовательно, применение минеральных удобрений в оптимальных дозах и сочетаниях под многолетнюю кормовую культуру — сильфию пронзеннолистную увеличивало урожайность зелёной массы только в год действия удобрений на 47,454,0%. Средняя урожайность составила от 80 до 202 т/га.

Таблица 1

Действие минеральных удобрений на урожайность зелёной массы сильфии пронзённолистной (полевой опыт № 1, 1992 г.)

Варианты опыта Урожайность зелёной массы, т/га Окупаемость 1 кг удобрений урожаем, ц/га

укосы урожайность за 2 укоса, т/га прибавка

первый второй т/га %

0 32,0 18,0 50,0 - - -

^90Р90 55,5 21,5 77,0 27 54 1,50

Р90К90 46,0 18,0 64,0 14 28 0,78

Ы9оК9о 46,0 18,5 64,5 14,5 29 0,80

^90Р90К90 57,5 22,5 80,0 30 60 1,11

^470Р100К280 58,5 22,0 80,5 30,5 61 0,36

НСР05 10,0 т/га

Таблица 2

Действие минеральных удобрений на урожайность зелёной массы сильфии пронзённолистной (полевой опыт № 2, 1995 г.)

Варианты опыта Урожайность зелёной массы, т/га Окупаемость 1 кг удобрений урожаем, ц/га

укосы урожайность за 2 укоса, т/га прибавка

первый второй т/га %

0 111 26 137 - - -

^90К90 118 40 158 21 15,3 1,17

^90Р90К90 123 44 167 30 21,9 1,11

^90Р120К90 140 44 184 47 34,3 1,57

^90Р180К90 156 46 202 65 47,4 1,80

N150Р180К90 130 45 175 38 27,7 0,90

НСР05 9,7 т/га

Последействие минеральных удобрений на урожайность сильфии пронзенно-листной. Учёт урожайности в опыте с удобрениями в течение семи лет позволил проследить последействие различных доз и сочетаний минеральных удобрений, внесённых осенью в 1991 году (табл. 3). Исследования показывают, что применение удобрений дало возможность значительно повысить урожайность культуры. В более благоприятные для формирования высокого урожая годы (действие, первый и третий год последействия) наивысшие урожаи были получены при внесении следующих доз и сочетаний удобрений: ^0Р90,

^0Р90К90, а также ^70Р100К280. Наибольшая урожайность зелёной массы была получена на третий год последействия при внесении ^70Р100К280 (прибавка 79 т/га). На четвертый год последействия удобрений, практически по всем удобренным вариантам прибавки урожая от применения удобрения, где были намного ниже, чем в предыдущие годы.

В вариантах, где использовали азотнофосфорные ^90Р90) и полные удобрения ^90Р90К90), урожайность культуры была одинаковой, что указывает на неэффективность калийных удобрений на фоне ^0Р90. Основная причина — высокое содержание обменного калия в почве. Здесь следует отметить положительное последствие всех доз и сочетаний удобрений (кроме ^0К90) и особенно высоких расчётных доз удобрений на урожайность сильфии пронзеннолистной (вариант ^70Р100К280). Прибавка урожая зелёной массы была в 2 раза выше, чем на других вариантах (15 т/га). На 5-й год последей-

ствия удобрений прибавка урожая была только при использовании повышенных доз удобрений ^70РтоК280.

Начиная со второго года последействия удобрений (5 лет последействия) высокие дозы, рассчитанные на ряд лет, давали наибольшие прибавки урожая зелёной массы сильфии пронзеннолистной. В сумме за 7 лет действия и последействия удобрений на урожайность сильфии прон-зеннолистной наибольшая прибавка была сформирована при внесении удобрений в запас на ряд лет ^70Р100К280. Учёт урожайности сильфии в опыте № 2 позволил проследить действие удобрений, внесённых в 1994 году (табл. 4).

Исследования показали, что удобрения, внесенные в 1994 г., проявили последействие в течение четырех лет на формирование урожая этой кормовой культуры. В более благоприятные годы для формирования урожая (год действия и первый год последействия, вариант ^0Р180К90) прибавка составила, соответственно, 65 и 36 т/га. В условиях второго года последействия наибольшая урожайность зелёной массы была получена при внесении ^50Р^0К90 (прибавка 33 т/га, или 42%). На третий и четвертый год последействия удобрений прибавки урожая сильфии пронзеннолистной снизились. Снижение урожайности данной сельскохозяйственной культуры наблюдалось при внесении азотно-калийных удобрений (-12 т/га). При внесении более высоких фосфорных и азотных удобрений ^50Р180К90 положительное последействие на урожайность зелёной массы проявлялось на четвертый год (прибавка 24 т/га).

Таблица 3

Действие и последействие минеральных удобрений на урожайность зелёной массы сильфии пронзённолистной (полевой опыт № 1, 1992-1998 гг.)

Варианты опыта Урожайность на контроле и прибавка по вариантам опыта, т/га

годы действия и последействия

1992, действие 1993, 1-й 1994, 2-й 1995, 3-й 1996, 4-й 1997, 5-й 1998, 6-й в сумме за 7 лет

0 50 122 132 113 52 48 27 544

^0Р90 27 30 18 42 7 -2 4 670

^0Р90К90 14 23 6 36 6 -3 -3 623

^0К90 14,5 8 7 33 -3 -1 -6 596,5

^0Р120К90 30 30 20 69 8 0 8 709

^70Р100К280 30,5 28 29 79 15 5 11 741,5

НСР05 т/га 9,3 6,4 4,5 8,2 4,0 3,7 3,0

Таблица 4

Действие и последействие минеральных удобрений на урожайность сильфии пронзённолистной (полевой опыт № 2, 1995-1999 гг.)

Варианты опыта Урожайность на контроле и прибавка по вариантам опыта, т/га

годы действия и последействия удобрений

1995, действие 1996, 1-й 1997, 2-й 1998, 3-й 1999, 4-й в сумме за 5 лет

0 137 79 78 44 66 404

^0Р90 21 13 3 0 -12 429

^0Р90К90 30 19 19 11 10 493

^0К90 47 24 26 12 17 530

^0Р180К90 65 36 26 18 18 567

N150Р180К90 38 22 33 21 24 542

НСР05 т/га 10 6,3 6,0 7,9 5,0

В сумме за 5 лет действия и последействия удобрений в дозе М90Р180К90 способствовало формированию урожая 567 т/га, что выше неудобренного варианта на 163 т/га, или 40,3%. Увеличение дозы до 150 кг/га на фоне Р180К90 (по сравнению с М90Р180К90) не способствовало получению наивысшего урожая сильфии пронзеннолистной (542 т/га, прибавка 138 т/га). Следовательно, наибольшее положительное влияние в течение 5 лет на урожайность сильфии пронзеннолистной проявили азотно-фосфорные удобрения, внесённые в дозах Ы90Р180К90.

Диагностика потребности сильфии пронзеннолистной в удобрениях на основе полевого опыта. Основным способом определения потребности растений в удобрениях служит полевой опыт. Он дает возможность выяснить роль отдельных питательных веществ в повышении урожая культур, возделываемых в полевых условиях, установить взаимосвязи и закономерности между содержанием элементов питания в почве, растениях и величиной урожая, а затем разработать комплексный метод оптимизации минерального питания сильфии пронзеннолистной.

Многолетние исследования по удобрению сильфии пронзеннолистной показали, что наилучшими сочетаниями и дозами минеральных удобрений под сильфию пронзеннолистную оказались азотнофосфорные по 90 кг д.в/га. На протяжении 4 лет (1992-1995 гг.) в полевом опыте № 1 лучшей дозой и сочетанием удобрений был вариант Ы90Р90 при содержании в почве нитратного азота от 0,9 до 1,5, подвижного фосфора от 3,5 до 9,5 и обменного калия от 6 до 10,6 мг/100 г почвы (2%-ная уксуснокислая вытяжка).

Известно, что дозы удобрений зависят от ряда факторов и в первую очередь являются функцией содержания элементов питания почвы [7]. Зависимость между дозой удобрений и элементами питания в почве обратно пропорциональная — чем выше содержание азота, фосфора и калия в почве, тем ниже дозы вносимых удобрений. Математически это можно выразить следующей формулой:

Д0 - Х0 = ДП - ХП ,

где Д0 — установленная доза питательных веществ удобрений (кг/га) при соответствующем содержании элементов в почве (Х0 мг/100 г);

Дп — предполагаемая доза удобрений (кг д.в/га) при содержании соответствующего элемента в почве (Хп мг/100 г) конкретного поля.

Отсюда Дп =

ДоХо

Х„

[7].

Для сильфии пронзеннолистной на лугово-черноземной почве дозы удобрений рассчитывают по следующим формулам:

Д90 -1,2 = 108

Дм =

Хм

X

, кг

/га;

ДР,О,

Р90 - 6,3

Хр

Ы-Ы03 мг/100 гр.

______567_________

Хр

, кг/га.

^ Р2О5 ^ Р2О5 мг/100 гр.

Что касается обменного калия, то можно отметить, что в почве его было достаточно для получения урожая сильфии пронзеннолистной в пределах 136 т/га. Ориентировочно эта величина находилась в пределах 8,6 мг/100 г почвы.

Фактически внесённые дозы Ы90Р90 положительно влияли на величину урожая в течение 6 лет.

Выводы

1. Наилучшими сочетаниями и дозами минеральных удобрений под сильфию пронзеннолистную на лугово-черноземной почве в условиях южной лесостепи Западной Сибири оказались азотнофосфорные по 90 кг д.в/га.

2. На основе многолетних полевых опытов с удобрениями для сильфии пронзеннолистной на лугово-черноземной почве дозы азотных и фосфорных удобрений предлагаем рассчитывать по формулам:

108

Ды =

X

/га;

ДР2О5

Ы-Ы03 мг/100 гр.

567

Х

, кг/га.

Р2О5 мг/100 гр.

Библиографический список

1. Косторной В.Ф. О распространении в Сибири новых кормовых культур / В.Ф. Косторной // Науч.-техн. бюл. СО ВАСХНИЛ. 1979. Вып. 5. С. 27-30.

2. Степанов А.Ф. Многолетние нетрадиционные кормовые культуры в Запад-

ной Сибири: монография / А.Ф. Степанов; ОмГАУ. Омск, 1996. 60 с.

3. Утеуш Ю.А. Новые перспективные кормовые культуры. АН УССР. Центральный республиканский ботанический сад / Ю.А. Утеуш. Киев: Наукова думка, 1991. 192 с.

4. Доспехов Б.А. Методика полевого опыта / Б.А. Доспехов. 5-е изд., доп. и перераб. М.: Агропромиздат, 1985. 351 с.

5. Митрофанов А.С. Методика полевых опытов с кормовыми культурами / А.С. Митрофанов, Ю.К. Новоселов, Г.Ю. Харьков. ВНИИ кормов. М., 1971. 158 с.

6. Новоселов Ю.К. Методические указания по проведению полевых опытов с кормовыми культурами / Ю.К. Новоселов. М.: ВИК, 1983. 198 с.

7. Ермохин Ю.И. Почвенно-растительная оперативная диагностика «ПРОД-ОмСХИ» минерального питания, эффективности удобрений величины и качества урожая сельскохозяйственных культур: монография / Ю.И. Ермохин. Ом. гос. аграр. ун-т. Омск, 1995. 208 с.

УДК 631.84:631.445.53(574.2) Ю.И. Ермохин,

А.А. Сарсенова

ОПТИМИЗАЦИЯ ДОЗ АЗОТНОГО УДОБРЕНИЯ НА МЕЛИОРИРУЕМЫХ ЧЕРНОЗЕМНЫХ МЕЛКИХ МАЛОНАТРИЕВЫХ СОЛОНЦАХ СОПОЧНО-РАВНИННОЙ ЗОНЫ СЕВЕРНОГО КАЗАХСТАНА

Введение

Солонцы и засоленные почвы в Казахстане занимают 94 млн га, что составляет около 40% от общей площади сельскохозяйственных угодий. Урожайность в степной зоне на них не превышает 2 ц/га сена. Многими научными учреждениями Северного Казахстана и Северного Зауралья разработаны приемы и методы химической мелиорации и удобрения почв, позволяющие повысить продуктивность солонцов в 2-5 раз и более. Применение фосфогипса - местного отхода промышленности в качестве химического мелио-

ранта имеет большую экологическую значимость, так как решается вопрос утилизации твердых отходов производства, а оптимизация доз азотного удобрения в сочетании с ним приводит к снижению затрат на мелиоративные работы. В связи с этим целью исследований являлось установление эффективности химической мелиорации и удобрения черноземных мелких малонатриевых солонцов сопочноравнинной зоны Северного Казахстана в специализированном почвенно-мелиоративном кормовом севообороте. Задачи исследований: 1) установить мелиоратив-