CC BY
17
УДК 631.821:633.11 «324» DOI 10.24411/0235-2516-2018-10004
ОЦЕНКА СИСТЕМАТИЧЕСКОГО ПРИМЕНЕНИЯ СРЕДСТВ ХИМИЗАЦИИ ПРИ ВОЗДЕЛЫВАНИИ ОЗИМОЙ ПШЕНИЦЫ*
Н.А. Кирпичников, д.с.-х.н., А.М. Алиев, д.с.-х.н., Н.И. Цимбалист, д.с.-х.н.
ВНИИ агрохимии им. Д.Н. Прянишникова, e-mail: еhramova@bk.ru
В многолетнем полевом зернотравяном севообороте на дерново-подзолистой суглинистой почве установлено, что систематическое применение молотого фосфорита и суперфосфата на фоне NK c известкованием при использовании химических средств защиты растений обеспечивает высокую урожайность озимой пшеницы (около 60-70 ц/га). Обе формы фосфорных удобрений проявляют почти равную энергетическую и экономическую эффективность как на кислой неизвесткованной почве, так и на периодически известкованной.
Ключевые слова: фосфорит, суперфосфат, известь, химические средства защиты растений, эффективность, почва, озимая пшеница, урожайность.
ESTIMATION OF SYSTEMATIC APPLICATION OF CHEMICALIZATION MEANS FOR WINTER WHEAT CULTIVATION*
Dr.Sci. N.A. Kirpichnikov, Dr.Sci. A.M. Aliyev, Dr.Sci. N.I. Tsimbalist
All-Russian Scientific Research Institute for Agrochemistry named after D.N. Pryanishnikov, e-mail: еИгатауа@Ьк.ги
In the long-term field grain-crop rotation on soddy-podzolic loamy soil, it has been established that the systematic use of ground phosphorite and superphosphate against the background of NK with liming with the use of chemical plant protection products ensures a high yield of winter wheat (about 6,0-7,0 t/ha). Both forms ofphos-phorus fertilizers exhibit almost equal energy and economic efficiency both on acidic unrefined soil and on periodically limed soil.
Keywords: phosphorite, superphosphate, lime, means ofplant chemical protection, efficiency, soil, winter wheat.
Энергетическая и экономическая оценка эффективности сельскохозяйственного производства позволяет сравнить различные технологии, определить структуру потоков энергии и вещества в агроцено-зах и выявить главные резервы экономии ресурсов в земледелии. При возделывании сельскохозяйственных культур ряд факторов лимитирует получение высокой продуктивности, среди них - кислотность почвы, недостаток питательных веществ, неудовлетворительное фитосанитарное состояние посевов. Дерново-подзолистые почвы Центрального Нечерноземья в основном (60%) слабо обеспечены подвижными фосфатами и имеют повышенную кислотность [1]. Это связано с низким уровнем применения азотных, калийных, фосфорных и известковых удобрений. При резком дефиците промышленных водорастворимых фосфорных удобрений в современных условиях необходимо использовать природные фосфориты.
На кислых и слабоизвесткованных почвах (по 0,25 и 0,5 гидролитической кислотности) фосфорит по своей эффективности не уступает суперфосфату [2-4]. Однако его энергетическая и экономическая эффективность в условиях периодического известкования на фоне высоких доз практически не изучена.
Натуральные показатели оценки эффективности применения фосфоритной муки в условиях периодического известкования отражены в работах ВИ-УА и ТСХА [5, 6].
Цель исследований - оценить агрономическую, энергетическую и экономическую эффективность технологий возделывания озимой пшеницы в 11 -й ротации полевого опыта при систематическом применении средств химизации на кислой дерново-подзолистой почве и периодически известкованной.
Методика. Полевой опыт проводится с 1966 г. на Центральной опытной станции ВНИИ агрохимии им. Д.Н. Прянишникова (ЦОС ВНИИА) по настоящее время. Почва опытного участка дерново-подзолистая тяжелосуглинистая, сильнокислая: pHKCl 3,9-4,2; гидролитическая кислотность 4,9-5,2; обменная 0,5 мг-экв/100 г; степень насыщенности основаниями 57-63%; содержание подвижного фосфора и калия (по Кирсанову) соответственно 40 и 115 мг/кг; степень подвижности фосфатов (Р2О5 в 0,02 н. Са02 - вытяжке) 0,02-0,04 мг/л, содержание гумуса (по Тюрину) 1,65%. Опыт проводят на двух полях в четырехкратной повторности, площадь де-* Работа выполнена по государственному заданию на 2018 г. № 0572-2014-0013.
лянок 99 м . В первых трех ротациях севооборот включал следующие культуры: викоовсяная смесь - озимая пшеница с подсевом клевера - клевер -картофель - ячмень. С четвертой ротации был принят севооборот: ячмень с подсевом клевера - клевер 2-х лет пользования - озимая пшеница - картофель. В шестой и последующих ротациях из севооборота был исключен картофель. В качестве общего фона применяли химические средства защиты растений (ХСЗР - Байтан-универсал, 19,5% с.п., 2 кг/т семян; Гранстар, 25 г/га; ССС, 2 л/га; Тилт, 25% к.э., 0,5 л/га) и азотно-калийные удобрения в форме аммиачной селитры и хлористого калия, а также навоз - в количестве 20 т/га в первой ротации, 30 т/га - во второй и третьей, с четвертой ротации навоз не вносили.
Минеральные удобрения применяли по выносу растениями, за десять ротаций Р2О5 внесено 2020 кг/га. Под озимую пшеницу доза минеральных удобрений составила ^20Р60К90 (N30 - осенью, N90 дробно весной). Фосфоритную муку Егорьевского месторождения применяли ежегодно, как и суперфосфат в равных дозах. ХСЗР использовали фоном на всех вариантах опыта согласно регламентам «Списка Госкомиссии...» и технологиям ЦОС ВИУА [7]. Известкование в форме известняковой муки проводили по 8,0 т/га в первой и третьей ротациях и 4,0 -в восьмой, что составляет в сумме 20 т/га. Энергетическая оценка технологий возделывания озимой пшеницы проведена по методике [8, 9]. Разность затрат энергии при получении фосфоритной муки из фосфоритов для непосредственного применения и на производство простого гранулированного суперфосфата равна 6,33 МДж/кг [10]. Экономическая оценка технологий возделывания озимой пшеницы проведена по двум натуральным показателям: окупаемость удобрений зерном озимой пшеницы (кг/кг) и производительность труда (чел-ч/т зерна).
Результаты и обсуждение. За период прохождения десяти ротаций (45 лет) полевого севооборота изменились агрохимические свойства почвы (табл. 1). Систематическое применение физиологически кислых азотно-калийных удобрений ^К) привело к тому, что высокая кислотность оставалась на уровне исходной, увеличились обменная кислотность (с 0,5 до 1,40 мг-экв/100 г) и содержание подвижного алюминия в почве с 4,5 до 12,6 мг/100 г. Произошло заметное подкисление известкованной почвы по сравнению с третьей ротацией, когда значение рНКС1 составляло 6,0, а гидролитической кислотности 1,2 мг-экв/100 г. Однако обменная кислотность и связанное с ней содержание подвижного алюминия в почве оставались на низком уровне. Содержание гумуса в почве по вариантам опыта практически не изменялось и оставалось на исходном уровне.
Ежегодное применение фосфорных удобрений значительно улучшило фосфатный режим почвы. Содержание подвижного фосфора в вариантах с применением фосфоритной муки и суперфосфата было равным и составляло в зависимости от ротаций севооборота около 80-100 мг/кг при уровне на фоне NК около 30 мг/кг, а фоне NК с известкованием 36 мг/кг. Изучаемые в опыте удобрения, в т.ч. и формы фосфорных удобрений оказали значительное влияние на урожайность озимой пшеницы сорта Московская 39 (табл. 2).
Прибавки урожайности от применения NK-удобрений были очень низкие из-за неблагоприятных агрохимических свойств почвы: высокая кислотность, Нг и слабая насыщенность основаниями. Прибавка от извести очень высокая из-за изменения свойств почвы и улучшения питания за счет NK-удобрений и фосфора почвы. От фосфорных удобрений существенные прибавки получены на неизвесткованном фоне и на фоне извести, причем
1. Действие извести и КК удобрений на физико-химические свойства дерново-подзолистой тяжелосуглинистой почвы в десятой ротации полевого севооборота
Вариант рНкс1 Нг, мг-экв/100 г Нобм., мг-экв/100 г V, % А1, мг/100 г
ХСЗР - контроль 4,0 5,2 1,00 60 8,6
ХСЗР + ^20К90 - фон 3,9 6,0 1,40 58 12,6
Фон + известь 5,1 2,4 0,20 80 1,8
2. Влияние удобрений на урожайность озимой пшеницы в одиннадцатой ротации, ц/га
Вариант 2015 г. 2016 г. 2017 г. Среднее Прибавка от
Ж извести Р2О5
ХСЗР - контроль 16,5 26,9 23,6 22,3 - - -
ХСЗР + ^20К90 - фон 16,6 29,5 24,3 23,5 1,2 - -
Фон + Рф60 34,3 44,6 42,5 40,5 - - 17,0
Фон + Рс60 37,6 46,0 43,5 42,4 - - 18,9
Фон + известь 37,5 57,4 49,6 48,2 - 24,7 -
Фон + известь + Рф60 52,1 69,4 65,6 62,4 - - 14,2
Фон + известь + Рс60 52,8 72,3 68,2 64,4 - - 16,2
НСР05 3,6 5,2 2,0 4,6 - - -
3. Окупаемость удобрений зерном озимой пшеницы в одиннадцатой ротации, кг/кг
Вариант 2015 г. 2016 г. 2017 г. Среднее Окупаемость, кг/кг
NK ]]РК Р2О5
ХСЗР + К120К90 - фон 0,1 1,2 0,3 0,6 0,6 - -
Фон + Рф60 6,6 6,6 7,0 6,7 - 6,7 28,4
Фон + Рс60 7,8 7,1 7,4 7,4 - 7,4 31,5
Фон + известь 10,0 14,5 12,4 12,3 12,3 - -
Фон + известь + Рф60 13,2 15,8 15,6 14,8 - 14,8 23,6
Фон + известь + Рс60 13,4 16,8 16,5 15,6 - 15,6 27,1
НСР05 2,3 2,2 1,3 3,0 - - -
на первом выше, чем на втором со слабым преимуществом Рс60 по сравнению с Рф60. Наибольшая урожайность озимой пшеницы во все годы формировалась при сочетании всего комплекса средств химизации и достигала в благоприятные годы 64,4 ц/га по сравнению с контролем (22,3) и фоном (23,5 ц/га).
Окупаемость NK-удобрений была минимальной и очень низкой, что скорее всего объяснимо высокой кислотностью. Окупаемость NРK-удобрений возрастала за счет внесения фосфорных удобрений, причем на фоне без известкования сильнее, чем на известкованном. Наивысшая окупаемость фосфорных удобрений без извести и на известкованном фоне происходила скорее всего из-за улучшения условий питания NK-удобрениями также, как и фосфатами за счет неучтенного действия и взаимодействия всего комплекса средств химизации (табл. 3).
Накопление энергии в зерне на единицу площади обладало той же закономерностью, что и урожайность в зависимости от вариантов возделывания озимой пшеницы и было наибольшим при сочетании минеральных удобрений и ХСЗР. Фосфорные и известковые удобрения значительно снижали энергоемкость производства зерна с учетом дополнительной продукции. Внесение ХСЗР азотно-калийными удобрениями в связи с высокой их энергоемкостью повышало в технологиях возделывания озимой пшеницы значение данного показателя в годы проведения опыта до 823-1390 МДж/ц. Последующее насыщение средствами химизации (Рф60 и Рс60 в сочетании с известью и без) снижало
энергоемкость зерна даже ниже уровня контроля (табл. 4).
Уровни энергозатрат по годам исследований почти не отличались по вариантам и находились в пределах максимально от среднего ± 1,0 ГДж/га на известкованном фоне (табл. 5).
Важным интегрирующим показателем применения удобрений служит коэффициент энергетической эффективности по зерну (Кээ). В условиях опыта он существенно отличался по вариантам: в контроле (ХСЗР) он был высоким, при внесении ^20К90 снижался, затем при добавлении фосфорных удобрений в связи с ростом урожайности возрастал почти до уровня контроля. Известь значительно повышала Кээ, даже превышая суммарное влияние NPK. Влияние фосфорных удобрений как в абсолютном выражении, так и относительном сказалось более сильно на фоне без извести, чем на известкованном. Возможно, это происходило и за счет нейтрализующей способности фосфоритной муки и суперфосфата. Следует отметить также высокую эффективность извести не только агрохимическую, но и энергетическую. Если в варианте с применением азотно-калийных удобрений коэффициент энергетической эффективности в среднем составил 1,63, то в варианте с применением извести на этом фоне - 3,07, или выше на 88% (табл. 5). Такая высокая эффективность извести обусловлена согласно методике А.Н. Никифорова и др. [9], в которой принято распространять действие энергетического эквивалента извести на 4 года. Она была
4. Энергоемкость производства зерна и накопление энергии в зерне озимой пшеницы в зависимости от применения фосфорных удобрений и других средств химизации в севообороте
Вариант Накопление энергии в зерне, ГДж/га Энергоемкость п роизводства зерна, МДж/ц
2015 г. 2016 г. 2017 г. Среднее 2015 г. 2016 г. 2017 г. Среднее
ХСЗР - контроль 27,1 44,2 38,8 36,7 744 494 545 594
ХСЗР + К120К90 - фон 27,4 48,5 40,0 38,6 1390 823 975 1063
Фон + Рф60 56,5 73,4 70,0 66,6 731 588 606 642
Фон + Рс60 61,8 75,7 71,6 69,7 687 582 603 624
Фон + известь 61,7 94,4 81,6 79,2 663 468 521 551
Фон + известь + Рф60 85,6 114,2 107,9 102,6 516 413 425 451
Фон + известь + Рс60 86,8 119,0 112,1 106,0 518 406 419 448
НСР05 5,9 5,6 3,3 7,5 80 36 36 152
Примечание. Последействие извести = 0 МДж/га; энергоемкость производства зерна с учетом дополнительной про-
дукции.
5. Энергетическая эффективность применения удобрений при возделывании озимой пшеницы
Вариант Энергозатраты, ГДж/га Коэффициент энергетической эффек-
тивности по зерну (Кээ), единиц
2015 г. 2016 г. 2017 г. Среднее 2015 г. 2016 г. 2017 г. Среднее
ХСЗР - контроль 12,3 13,3 12,8 12,8 2,21 3,33 3,02 2,86
ХСЗР + ^20К90 - фон 23,0 24,0 23,6 23,5 1,19 2,02 1,70 1,63
Фон + Рф60 25,1 26,0 25,6 25,6 2,25 2,82 2,73 2,60
Фон + Рс60 25,7 26,5 26,1 26,1 2,40 2,85 2,74 2,66
Фон + известь 24,8 26,7 25,8 25,7 2,49 3,54 3,17 3,07
Фон + известь + Рф60 26,8 28,5 27,8 27,7 3,19 4,00 3,88 3,69
Фон + известь + Рс60 27,3 29,2 28,4 28,3 3,18 4,07 3,94 3,73
НСР05 0,2 0,3 0,1 0,4 0,21 0,22 0,12 0,24
Примечание. Последействие извести = 0 МДж/га.
бы не ниже и по другим методикам: действие извести по Г.С. Посыпанову, В.Е. Долгодворову [11] продолжается в течение севооборота (7 лет), а по Н.Н. Баранову с соавторами [12] при определении экономической эффективности в зависимости от дозы 3, 5 и 7 т/га распространяется на 5, 7 и 9 лет.
Вывод. В длительном полевом опыте на сла-боокультуренной дерново-подзолистой тяжелосуглинистой почве установлено такое же высокое действие фосфоритной муки и суперфосфата на урожайность озимой пшеницы сорта Московская 39 не только при сильнокислой реакции среды (рИка 4,0), но при слабокислой (рИка около 5,0 и гидролитической кислотности 2,4 мг-экв/100 г). Наибольшая урожайность 64-72 ц/га в 10 и 11-й ротациях полевого зернотравяно-
го севооборота формировалась при сочетании фосфорных и известковых удобрений, что более, чем в 2 раза выше уровня, полученного на фоне М120К90. Накопление энергии в зерне на единицу площади было также наибольшим в вариантах сочетания фосфорных и известковых удобрений и достигало в варианте с применением фосфоритной муки 114 ГДж/га, суперфосфата 119 ГДж/га при уровне на фоне азотно-калийных удобрений 48,5-50,0 ГДж/га. Коэффициент энергетической эффективности при этом составил в первом случае (Рф) 3,19-4,00, во втором (Рс) 3,18-4,07, что выше фона ЫК более, чем в 2 раза. За счет известкования этот показатель повысился по сравнению с фоном на 69%.
Литература
1. Сычев В.Г., Шафран С. А. Влияние агрохимических свойств почв на эффективность минеральных удобрений -М.: ВНИИА, 2012. - 200 с.
2. Шильников И.А., Игнатов В.Г. Влияние известкования на эффективность фосфоритной муки и суперфосфата / Вопросы известкования почв. - Горки: БГСХА, 1973. - С. 63-69.
3. Асаров Х.К. Известкование и фосфоритование кислых почв Нечерноземной зоны // Доклады ТСХА, 1980, Вып. 263. - С. 16-22.
4. Игнатов В.Г. Влияние извести на эффективность фосфоритной муки // Бюлл. ВИУА, 1974, № 17. - С. 103-106.
5. Сычев В.Г., Кирпичников Н.А., Шильников И.А. Эффективность фосфоритной муки при известковании дерново-подзолистых почв. - М.: ВНИИА, 2015. - 138 с.
6. Кирпичников Н.А. Эффективность форм фосфорных удобрений при периодическом известковании дерново-подзолистой почвы. Материалы Всероссийского совещания научных учреждений - участников Географической сети опытов с удобрением. - М.: ВНИИА, 2016. - С. 113-121.
7. Алиев А.М. Эффективность комплексного применения средств химизации в интенсивном земледелии центральных районов Нечерноземной зоны РСФСР: дисс. д.с.-х.н. - M., ВИУА, 1989. - 396 с.
8. Алиев А.М., Цимбалист Н.И. Методические аспекты оценки энергетической эффективности технологий возделывания и уборки озимой пшеницы при длительном применении средств химизации в ЦРНЗ РФ. - М.: ВНИИА, 2011. - 52 с.
9. Никифоров А.Н., Токарев В.А., Борзенков В. А. и др. Методика энергетического анализа технологических процессов в сельскохозяйственном производстве. - М.: ВИМ, 1995. - 95 с.
10. Mudahar M.S., Hignett T.P. Energy Requirements, Technology, and Resources in the Fertilizer Sector // Energy in World Agriculture, 1987, Vol. 2. Energy in Plant Nutrition and Pest Control. Part 1. Fertilizers. - P. 25-62.
11. Посыпанов Г.С., Долгодворов В.Е. Энергетическая оценка технологий возделывания полевых культур: учебное пособие. - М.: МСХА, 1995. - 22 с.
12. Баранов Н.Н., Захаренко В.А., Шевченко А.С., Токарев В.В., Кузьмина М.Б. и др. Методические указания по определению экономической эффективности удобрений и других средств химизации, применяемых в сельском хозяйстве. - М.: Колос, 1979. - 31 с.
