CC BY
17
4. Тихонов В.Е., Неверов А.А., Кондрашова О.А. Применение методов нелинейного описания солнечно-земных связей к прогнозированию урожайности в степном Предуралье // Доклады Российской академии сельскохозяйственных наук. 2014. № 2. С. 56-59.
Неверов Александр Алексеевич, кандидат сельскохозяйственных наук, ведущий научный сотрудник отдела технологий кормовых культур ФГБНУ «Оренбургский научно-исследовательский институт сельского хозяйства», 460051, г. Оренбург, пр. Гагарина 27/1, тел.: 8(3532)71-00-23, сот.:8-9226-21-72-36, e-mail: [email protected]
UDC 63:51:631.559:633.14:519.237.5:57.045 Neverov Alexander Alekseevich
FSBSI «Orenburg Research Institute of Agriculture», e-mail: [email protected] Mathematical modeling with regards to yield of winter rye and weather and climatic conditions in the central zone of the Orenburg region (series of articles on the subject «Researches of influence of regional climate changes on productivity of agrophytocenoses by neural network analysis») Summary. Neural network analysis of long time series (1891-2014) let us to establish a dominant factors that reduce the productivity of winter rye, related primarily to changes in climatic conditions in the region. Despite the changes in climate over the past 30 years, winter rye remains the most yielding crop in the Orenburg region.
Key words: climate, trend, temperature, rainfall, crop, winter rye, yield, regression, neural network.
УДК 633.1:631.8(470.56)
Отзывчивость культур на удобрения в зависимости от погодных условий, предшественников и фона питания на чернозёмах южных оренбургского Предуралья
Н.А. Максютов, В.М. Жданов, В.Ю. Скороходов, Ю.В. Кафтан, Д.В. Митрофанов, Н.А. Зенкова, В.Н. Жижин
ФГБНУ «Оренбургский научно-исследовательский институт сельского хозяйства»
Аннотация. В статье представлены результаты длительных стационарных исследований по эффективности удобрений в системе зернопаропропашных, зернопаровых, сидеральных и почвозащитных 6-польных севооборотов за 24 года. Показано влияние погодных условий, предшественников и водного режима почвы на их эффективность.
Даётся экономическая и энергетическая оценка применения удобрений.
Ключевые слова: севооборот, чёрный, сидеральный, почвозащитный пар, подкормка озимых, основное удобрение, культура, погода, урожай.
Исследования ведутся с 1990 года в ОПХ им. Куйбышева Оренбургского НИИСХ в длительном стационарном опыте по изучению полевых 6-польных севооборотов и бессменных посевов сельскохозяйственных культур.
Основой севооборотов являются чёрные, сидеральные и почвозащитные пары под озимую рожь, озимую и яровую твёрдые пшеницы. Последействие паров изучается на яровой мягкой пшенице, после которой высеваются культуры-восстановители плодородия почвы (кукуруза и сорго на силос, просо и горох), действие их изучается на яровой мягкой пшенице, последействие - на ячмене.
Исследования ведутся на двух фонах питания (с удобренным и без), под пары вносятся Ps0K40 кг д. в. на 1 га и 42 т навоза, кроме сидерального пара, под непаровые предшественники - N40P40 кг д. в. на 1 га.
Весенняя подкормка озимых проводится аммиачной селитрой 30 кг д. в. на 1 га.
Почва опытного участка - чернозём южный карбонатный малогумусный тяжёлосуглинистый. Содержание гумуса в пахотном слое почвы - 3,2-4,0 %, общего азота - 0,2-0,31 %, общего фосфора -0,14-0,22 %, подвижного фосфора - 1,5-2,5 мг, обменного калия - 30-38 мг на 100 г почвы, РН почвенного раствора - 7,0-8,1. Наименьшая полевая влагоёмкость в 0-100, 0-150 см слоях почвы составляет 297 мм (27,1 %) и 389 мм (25,4 %) соответственно.
Среднемноголетнее количество выпадения осадков за год составляет 367 мм, за вегетационный период (май-август) - 155 мм.
В среднем за 24 года исследований осадков за сельскохозяйственный год (сентябрь-август) увеличилось на 20 мм, температура воздуха - на 2,1 0С, вегетационный период (май-август) стал теплее обычного на 0,5 0С, осадков уменьшилось на 7,0 мм, число дней с относительной влажностью 30 % и ниже стало на 6 больше.
Следует отметить за эти годы резкие среднесуточные перепады температуры в вегетационный период, которые достигали 20-25 0С (ночью - +8.. .10 0С, днём - + 30.. .35 0С), что создавало стрессовую ситуацию для роста и развития сельскохозяйственных культур.
В связи с такими погодными условиями урожайность озимой ржи за 22 года в среднем по двум фонам питания составила 25,9 ц, озимой пшеницы за 19 лет - 19,0 ц с 1 га. С неблагоприятными погодными условиями для формирования урожая (ниже 10 ц с 1 га) озимой ржи за 24 года были 2 года, для озимой пшеницы - 8 лет (рис. 1-2).
Для яровой твёрдой пшеницы по паровым предшественникам из 24 лет 12 лет урожайность была ниже 10 ц с 1 га, из них 3 года она погибала в результате засухи, по непаровым предшественникам за 24 года 14 лет были для неё неблагоприятными. Максимальная урожайность яровой твёрдой пшеницы отмечена в 1993 году - 40,0 ц с 1 га, а в среднем по двум фонам питания она составила 9,0 ц в бессменном посеве и 13,9 ц с 1 га по чёрному кулисному пару.
Урожайность яровой мягкой пшеницы ниже 10 ц с 1 га наблюдалась 12 лет, в 2010 году она полностью погибла от засухи. Наивысшая урожайность её была в 1997 году - 31,0 ц, в среднем за 23 года - 13,0 ц с 1 га.
Из зерновых культур самая высокая урожайность получена у проса в 1990 году - 46,9 ц с 1 га, ниже 10 ц с 1 га она была в течение 9 лет, по ячменю - 7 и по гороху - 12 лет, с максимальной их урожайностью соответственно 43,7 и 26,4 ц с 1 га.
Рекордная урожайность была отмечена в 1990 году кукурузы на силос - 798,3 ц с 1 га зелёной массы, сорго в 1992 году - 314,9 ц с 1 га, при этом урожайность их ниже 100 ц с 1 га составила 2 и 4 года соответственно.
В связи с высокой стоимостью минеральных удобрений важную роль в настоящее время играет рациональное и экономически оправданное их применение.
Одним из приёмов повышения урожайности озимых культур является весенняя подкормка азотными удобрениями, которая широко применяется в хозяйствах области, но как показали наши многолетние исследования, она не во все годы даёт эффект.
Примером может быть контрастный 2007 год, когда в результате вымывания нитратного азота и затухания биологических процессов в почве весенняя подкормка озимой ржи дала существенный эффект, особенно на неудобренном фоне. Прибавка зерна озимой ржи составила на удобренном фоне 5,7 ц, неудобренном - 8,2 ц с 1 га.
В годы с быстрым нарастанием тепла весной и хорошим увлажнением пахотного слоя почвы процессы нитрификации в ней проходят очень интенсивно, поэтому питание растений идёт в основном за счёт биологического азота. В такие годы от весенней подкормки эффект незначительный или его совсем нет. Такой факт нами установлен в 2003 году, когда недобор зерна озимой ржи на удобренном фоне составил с подкормкой 16,8 ц, а на неудобренном прибавка её получена всего 0,7 ц с 1 га.
Эффекта от подкормки не наблюдается и в годы с засушливой весной, когда верхний слой почвы 0-10 см быстро пересыхает, азотные удобрения плохо растворяются, не опускаются в нижние горизонты и не используются корневой системой озимых. В среднем за 10 лет на удобренном фоне эффекта от подкормки озимой ржи не было 5 лет, прибавка за эти годы составила всего 0,9 ц с 1 га, на неудобренном фоне его не наблюдалось 3 года, прибавка получена 4,3 ц с 1 га [1].
Таким образом, подкормку озимых культур следует проводить в зависимости от фона питания, сложившихся погодных условий весны и увлажнения почвы.
В засушливых условиях Оренбуржья эффективность основного удобрения в первую очередь также зависит от увлажнения почвы и температурного режима. Не последнюю роль в этом отношении играет вид культур, его биологические особенности и предшественник.
Это положение наглядно подтверждается нашими многолетними исследованиями по севооборотам и бессменным посевам. Так, за 22 года проведения опытов по возделыванию озимой ржи и за 19 лет озимой пшеницы по чёрному пару по интенсивной технологии (внесение под пар 42 т навоза,
«
'!
о
а
^
s
w 03
о
ta о H 03
о
я о
143
§
»
1990 1991 1992 1993 1994 1995 199(5 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 20QS 2009 2010 2011 2012 2013
Годы
♦ ^ добренныЛ
™ Нсудооргнньш
Рис. 1 - Урожайность о ni гмин дои по чернолу кулисному плру на Ü i фонах пнтанпя
U)
и>
ВЛ | 3 I! 'ЯХООНИЕЖОСГ^
Р80К40 кг д. в. и весенняя подкормка озимых 30 кг д. в. на 1 га аммиачной селитрой) эффект от удобрений проявлялся только 12 и 9 лет соответственно. При возделывании твёрдой пшеницы по чёрному и почвозащитному парам из 22 лет эффект от удобрений отмечен 9 и 11 лет соответственно.
Внесение минеральных удобрений (К40Р40 кг д. в. на 1 га) под непаровые предшественники обеспечило прибавку зерна твёрдой пшеницы после озимых за 21 год только 11 раз, мягкой пшеницы в последействии чёрного пара за 24 года - 17, почвозащитного - 16 и сидерального - 15, после кукурузы за 23 года - 11, после проса - 13, сорго - 10 и после гороха - 8 раз.
Просо за 24 года не проявляло реакцию на удобрение, а в отдельные годы даже снижало урожайность, ячмень положительно реагировал 17 лет, горох - только 9 лет.
Таким образом, наиболее отзывчив на удобрение оказался ячмень, прибавка в зерне которого составила в среднем за 24 года 3,2 ц с 1 га, затем мягкая пшеница - за 22 года 1,8 ц и твёрдая - за 21 год 1,4 ц с 1 га.
Из кормовых культур кукуруза на силос за 24 года проявляла реакцию на удобрение только 12 лет, сорго на силос - 10 лет.
Основной причиной низкой эффективности удобрений под озимые культуры и яровую твёрдую пшеницу по чёрному пару является избыточное накопление нитратного азота в паровом поле, что приводит к нарушению соотношения между азотом и фосфором, которое отрицательно сказывается на росте, развитии растений и урожайности.
Хорошо известно, что для получения высокого урожая яровой пшеницы вполне достаточно в пахотном слое почвы иметь 75 кг на 1 га азота, в наших условиях на чернозёмах южных в отдельные годы его накапливается до 200-300 кг на 1 га. Внесение 42 т навоза в пар еще больше увеличивает его содержание, так как в нем содержится до 161 кг азота на 1 га [2].
В связи с этим эффект от удобрений в паровом поле отмечается лишь в годы с недобором тепла в мае-июне и обильными осадками, когда биологические процессы в почве затухают и питание растений происходит в основном за счёт азота удобрений.
В обычные годы процессы нитрификации в паровом поле проходит интенсивно, внесение навоза ещё более усиливает его, поэтому питание растений идет за счёт азота почвы, который лучше усваивается, чем азот удобрений.
На основании длительных исследований мы пришли к выводу, что паровое поле - не лучшее место внесения навоза. К такому заключению также пришли учёные Донского НИИСХ [3].
Академик В.И. Кирюшин в своих работах отмечает, что внесение навоза в паровые поля следует рассматривать как вынужденный приём, когда нет другого выхода. Лучше использовать навоз под кормовые, технические и овощные культуры. В засушливых условиях его в первую очередь следует вносить под кукурузу, которая должна возделываться вблизи животноводческих ферм [4].
В паровые поля необходимо вносить солому, которая по своей эффективности выше, чем навоз, соотношение между ними составляет 1:3. Кроме того, солома на своё разложение использует часть нитратного азота, который в большом количестве переходит в неусвояемую форму, то есть происходит процесс денитрификации.
Из минеральных удобрений в паровое поле должен вносится фосфор и в отдельных случаях калий при возделывании озимых культур.
Как показали длительные исследования, самая высокая отдача от удобрений отмечается в севооборотах при внесении их под непаровые предшественники. Чем дальше находятся культуры от пара, тем выше эффективность удобрений, особенно азотных, которые следует вносить весной с целью их меньшей потери [5].
Применение минеральных удобрений при бессменном возделывании сельскохозяйственных культур менее эффективно в сравнении с севооборотами. Они хуже используются монокультурой.
Выводы. Экономический анализ применения удобрений показал, что в связи с отсутствием зерновой политики со стороны государства, большим диспаритетом цен на сельскохозяйственную и промышленную продукции, а также дороговизной минеральных удобрений, использование их во всех полевых севооборотов убыточно, потому что полученные прибавки зерна не окупаются затратами на его производство.
Расчёты энергетической эффективности применения удобрений подтверждают их экономическую оценку. Коэффициент энергетической эффективности на удобренном фоне во всех севооборотах и бессменных посевах сельскохозяйственных культур в 1,2-1,7 раза ниже, чем на неудобренном.
Как показал мониторинг за изменением плодородия почвы за 18 лет [4], потери гумуса без применения удобрений составляют в севооборотах от 0,3 до 0,4 абсолютных процента, в бессменных безотвальном и отвальном парах - соответственно 0,6 и 0,8. Применение минеральных удобрений во всех севооборотах сохраняет его потери.
Литература
1. Весенняя подкормка озимой ржи в степной зоне Южного Урала / Н.А. Максютов, В.М. Жданов, В.Ю. Скороходов, Д.В. Митрофанов // Земледелие. 2014. № 1. С. 38-39.
2. Максютов Н.А., Жданов В.М., Лактионов О.В. Биологическое и ресурсосберегающее земледелие в степной зоне Южного Урала: монография. 2-е изд. доп. Оренбург, 2008. 232 с.
3. Максютов Н.А. Ресурсосбережение в земледелии // Земледелие. 1995. № 3. С. 18-19.
4. Кирюшин В.И. Концепция адаптивно-ландшафтного земледелия. Пущино: Пущинский науч. центр АН СССР, 1993. 64 с.
5. Максютов Н.А., Жданов В.М., Абдрашитов Р.Р. Повышение плодородия почвы, урожайности и качества продукции сельскохозяйственных культур в полевых севооборотах степной зоны Южного Урала: монография. Оренбург, 2012. 332 с.
Максютов Николай Алексеевич, доктор сельскохозяйственных наук, профессор, заведующий отделом земледелия и ресурсосберегающих технологий ФГБНУ «Оренбургский научно-исследовательский институт сельского хозяйства», 460051, г. Оренбург, пр. Гагарина, 27/1, сот.:8-9228-57-59-09, е-mail: [email protected]
Жданов Владимир Михайлович, кандидат сельскохозяйственных наук, ведущий научный сотрудник отдела земледелия и ресурсосберегающих технологий ФГБНУ «Оренбургский научно-исследовательский институт сельского хозяйства», 460051, г. Оренбург, пр. Гагарина, 27/1, сот.:8-906-843-62-62
Скороходов Виталий Юрьевич, кандидат сельскохозяйственных наук, старший научный сотрудник отдела земледелия и ресурсосберегающих технологий ФГБНУ «Оренбургский научно-исследовательский институт сельского хозяйства», 460051, г. Оренбург, пр. Гагарина, 27/1, сот.:8-906-845-87-45
Кафтан Юрий Васильевич, кандидат сельскохозяйственных наук, старший научный сотрудник отдела земледелия и ресурсосберегающих технологий ФГБНУ «Оренбургский научно-исследовательский институт сельского хозяйства», 460051, г. Оренбург, пр. Гагарина, 27/1, сот.:8-9033-96-33-47
Митрофанов Дмитрий Владимирович, кандидат сельскохозяйственных наук, старший научный сотрудник отдела земледелия и ресурсосберегающих технологий ФГБНУ «Оренбургский научно-исследовательский институт сельского хозяйства», 460051, г. Оренбург, пр. Гагарина, 27/1, сот.:8-987-855-98-95
Зенкова Наталья Анатольевна, кандидат сельскохозяйственных наук, научный сотрудник отдела земледелия и ресурсосберегающих технологий ФГБНУ «Оренбургский научно-исследовательский институт сельского хозяйства», 460051, г. Оренбург, пр. Гагарина, 27/1, сот.:8-987-787-09-65
Жижин Виталий Николаевич, научный сотрудник отдела земледелия и ресурсосберегающих технологий ФГБНУ «Оренбургский научно-исследовательский институт сельского хозяйства», 460051, г. Оренбург, пр. Гагарина, 27/1, сот.:8-919-845-74-66
UDC 633.1:631.8(470.56)
Maksyutov Nikolay Alekseevich, Zhdanov Vladimir Mikhaylovich, Skorokhodov Vitaly Yuryevich, Kaftan Yury Vasilyevich, Mitrofanov Dmitry Vladimirovich, Zenkova Natalya Anatolyevna Zhizhin Vitaly Nikolaevich
FSBSI «Orenburg Research Institute of Agriculture», е-mail: [email protected]
Responsiveness of cultures on fertilizers depending on weather conditions, predecessors and nutrient
status on the south chernozems of orenburg Cis-Urals
Summary. Results of 24-year stationary researches on efficiency of fertilizers in system of different crop rotations using 6 fields are presented in article. It was demonstrated that weather conditions, predecessors and soil water regime influence on the rotation efficiency. The economic and energy assessment of fertilizers is given.
Key words: crop rotation, black, green manure, soil-protective cover, winter crops top dressing, main fertilizer, culture, weather, crop yield.
