CC BY
12
ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ЗЕМЛИ И СИСТЕМЫ ЗЕМЛЕДЕЛИЯ
О-
doi: 10.24412/0044-3913-2023-4-1-8 УДК 631.816:631.62
Продуктивность полевого севооборота и эффективность систем удобрения в мелиорированном агроландшафте
А. И. ИВАНОВ, доктор сельскохозяйственных наук, член-корреспондент РАН, главный научный сотрудник (e-mail: [email protected]) Ж. А. ИВАНОВА, кандидат сельскохозяйственных наук, старший научный сотрудник
Агрофизический научно-исследовательский институт, Гражданский просп., 14, Санкт-Петербург, 195220, Российская Федерация
Исследование проводили с целью изучения влияния ландшафтно-экологических условий мелиорированного агроландшаф-та на продуктивность сельскохозяйственных культур и севооборота, а также эффективность систем удобрения. Работу осуществляли в 2013-2019 гг. в условиях Нечерноземной зоны. Структура почвенного покрова представлена мелкоконтурными комплексами легко- и среднесуглинистых глееватых дерново-подзолистых почв разной степени окультуренности. Схема опыта по ландшафтному фактору (А) включала пять агромикроландшафтов (АМЛ) с соответствующими им геохимическими режимами от элювиального до аккумулятивного. Варианты системы удобрения (фактор В): без удобрений (контроль); зональная система (ЗСУ) - рассчитанные дозы органических и минеральных удобрений, единые для всех АМЛ; первый вариант точной системы (ТСУ1) - равномерное распределение минеральных и дифференцированное органических удобрений; второй вариант точной системы (ТСУ 2) - равномерное внесение органических и дифференцированное минеральных удобрений; третий вариант точной системы (ТСУ 3) - дифференцированное применение органических и минеральных удобрений. Различия между микроландшафтами по продуктивности 1 га озимой пшеницы достигали 1,34 тыс. зерн. ед./га, овса - 2,94, многолетних трав - 1,17, по ротации севооборота - 8,25 тыс. зерн. ед./га при среднем коэффициенте вариации 20 %. Применение зональной системы удобрения снижало уровень ва-
риации до 12 %, увеличив продуктивность севооборота до 28,24 тыс. зерн. ед./га (на 100 %). Пространственная дифференциация доз удобрений в вариантах ТСУ 1, ТСУ 2 и ТСУ 3 позволила повысить продуктивность озимой пшеницы, относительно ЗСУ, на 7... 12 %, овса - на 5...11 %, многолетних трав - на 3.7 %. Лучшая в опыте эффективность точной системы удобрения достигнута при дифференцированном внесении органических и минеральных удобрений, когда продуктивность севооборота повысилась до 30,51 тыс. зерн. ед./га, а её прибавка, относительно неудобренного контроля и ЗСУ, составила 116 и 8 % соответственно.
Ключевые слова: рельеф, агроланд-шафт, агромикроландшафт, геохимический режим, почвенный покров, свойства почвы, севооборот, продуктивность, эффективность системы удобрения.
Для цитирования: Иванов А. И., Иванова Ж. А. Продуктивность полевого севооборота и эффективность систем удобрения в мелиорированном агроландшафте // Земледелие. 2023. № 4. С. 1-8. бок 10.24412/0044-3913-2023-4-1-8.
Оптимизация водного и питательного режимов почвы посредством мелиорации и применения удобрений -один из самых действенных факторов эффективного управления продукционным процессом культур и плодородием почв [1, 2, 3]. Их реальное значение в условиях Нечернозёмной зоны столь высоко, что придает им системообразующий характер в построении адаптивно-ландшафтного земледелия [1, 4, 5]. Ускоренное окультуривание автоморфных дерново-подзолистых почв с использованием местных мелиорантов, удобрений и его сочетание с мелиоративными приёмами в полу-гидроморфных условиях увлажнения позволяет улучшить результаты агро-экологической оценки земель [6, 7], расширить возможности выбора культур и сортов в системе севооборотов, укрепить адаптивный потенциал агроценозов и агроландшафтов к негативным воздействиям [8, 9],
сконцентрировать производство на наиболее ценных и продуктивных землях, снижая экологические риски и способствуя увеличению производительности труда при освоении адаптивно-ландшафтных систем земледелия [5, 7]. При этом ключевым методическим аспектом становится увязка всех его технологических звеньев с конкретными ландшафтно-экологическими условиями [5, 6, 7].
Это особенно актуально для Нечерноземной зоны, где почвенный покров агроландшафтов отличается высокой пространственной гетерогенностью наиболее важных агропроизводствен-ных свойств [1, 6, 10]. Однако экспериментальных данных, доказывающих эффективность ландшафтноориенти-рованного прецизионного применения удобрений, крайне мало, и часто они противоречивы. В ряде работ указано на возможность достижения высокого эффекта, так как оплата удобрений урожаем, выращенным в нижней части склона, существенно снижается из-за перераспределения питательных веществ в процессе миграции [11, 12, 13]. Тесной связи между геохимическим режимом почвы пологоволнистой озерно-ледниковой равнины и эффективностью точной системы удобрения в овощном севообороте не прослеживается [14]. Серьезные трудности в достижении значимого положительного эффекта от дифференцированного применения мелиорантов и удобрений отмечают и за рубежом, что часто объясняют спецификой пространственного распределения лимитирующих агрофизических свойств почвы [15, 16] и ландшафтно-экологических условий [17].
Цель исследования состояла в оценке агрономической эффективности традиционной и точных органо-минеральных систем удобрения полевого севооборота в условиях склонового мелиорированного агроланд-шафта озерно-ледниковой равнины для развития научных основ прецизионного применения удобрений. Для ее достижения последовательно решали задачи по определению роли ландшафтно-экологического и удобрительного факторов в фор- и мировании урожая культур полевого | севооборота. е
Работу выполняли в 2013-2019 гг. д на базе ландшафтного полевого § опыта, заложенного в Меньковском е филиале Агрофизического научно- 2 исследовательского института (Гат- 4 чинский район Ленинградской обла- ю сти) в системе полевого севооборота: 2 пар чистый - озимая пшеница - овес ы
Элемент агроландшата Физическая глина, % Органическое вещество, % Нг. Са2++ Подвижные соединения
НВ*, % Кстр. рНка Мд2+ N рА
смоль (экв.)/кг мг/кг
АМЛ 1 33,4 39,8 0,41 4,01 6,01 2,75 3,88 18 286 122
АМЛ 2 28,1 34,4 0,49 3,04 5,50 3,27 3,85 16 293 87
АМЛ 3 28,7 29,7 0,31 2,39 5,37 2,80 4,08 13 247 66
АМЛ 4 31,6 36,7 0,54 3,36 5,54 2,41 4,67 26 170 76
АМЛ 5 32,9 38,2 0,53 3,27 4,86 3,51 3,68 23 173 115
Среднее 30,3 33,7 0,40 2,96 5,48 2,82 4,10 17 238 83
С„**, % 8 13 24 18 101 16 11 28 25 29
*НВ - наименьшая влагоемкость; Кстр. - коэффициент структурности; Нг. - гидролитическая кислотность; Са2++Мд2+ - сумма содержания обменных соединений кальция и магния; **С - коэффициент вариации (относительное стандартное отклонение).
п
СЧ О СЧ
Ф ^
Ф
4
ф
^
5
Ф
СО
посевной с подсевом многолетних трав - многолетние травы 1...4 года пользования. Возделывали следующие сорта полевых культур: пшеница озимая Московская 56 (Московский НИИСХ «Немчиновка», Россия); овёс посевной Боррус (Ленинградский НИИСХ «Белогорка», Россия); многолетние травы: тимофеевка луговая Ленинградская 204 (Ленинградский НИИСХ «Белогорка», Россия) и фестулолиум ВИК-90 (Всероссийский институт кормов им. В. Р. Вильямса, Россия).
Объект изучения - мелиорированный (частично осушенный) агро-ландшафт на пологом склоне озёрно-ледниковой равнины общей площадью 53,64 га и абсолютной высотой над уровнем моря 92.102 м, представленный 47,30 га пашни и 6,34 га - сенокоса. Выборочная мелиорация и интенсивное окультуривание почвы агроландшафта выполнены в 70-80-е годы. В течение двух десятилетий, предшествующих закладке опыта, на его территории велось экстенсивное земледелие со среднегодовым дефицитом N 61 кг/га, Р2О5 и К2О - 28 и 74 кг/га соответственно. Структура почвенного покрова сформирована мелкоконтурными комплексами легко- и среднесуглинистых глееватых дерново-подзолистых почв разной степени окультуренности. На основе прецизионного почвенного обследования для опыта подобрано 5 ключевых участков, представляющих агро-микроландшафты (АМЛ) с разными геохимическими режимами и представительностью в агроландшафте (фактор А): элювиальным (АМЛ 1) площадью 8,04 га, элювиально-аккумулятивным (АМЛ 2) - 3,78 га, транзитно-элювиальным (АМЛ 3) -23,22 га, аккумулятивным на остаточно-карбонатной почве (АМЛ 4) - 8,51 га и аккумулятивным на дерново-подзолистой глеевой почве (АМЛ 5) - 3,75 га. Агромикроланд-шафты 4 и 5 расположены в границах осушаемой части, представленной обширной сточной западиной, занимающей 26 % его общей площади. Средний уровень нормы осушения в 0,8 м здесь достигнут заложением закрытой гончарной дренажной сети,
находящейся на сегодняшний день в удовлетворительном техническом состоянии.
Почвы агроландшафта характеризуются параметрами, соответствующими среднему уровню окультуренности (табл. 1). К хорошо окультуренному состоянию близка почва АМЛ 1, где в предшествующий период регулярно размещали полевые бурты органических удобрений. Низкой обеспеченностью подвижным калием характеризовались почвы АМЛ 3 и 4, а дерново-глеевая почва АМЛ 5 имела неудовлетворительные параметры кислотно-основного состояния.
В пределах каждого ключевого участка закладывали стационарный полевой опыт, включающий варианты системы удобрения (фактор В): без удобрений (контроль); зональная система удобрения (ЗСУ) - рассчитанные с учётом средневзвешенных агрохимических показателей почвы всего агроландшафта дозы органических и минеральных удобрений, единые для всех АМЛ; первый вариант точной системы (ТСУ 1) - равномерное распределение минеральных и дифференцированное - органических удобрений; второй вариант
точной системы удобрения (ТСУ 2) -равномерное внесение органических и дифференцированное - минеральных удобрений; третий вариант точной системы удобрения (ТСУ 3) -дифференцированное с учётом вероятного влияния геохимических режимов применение органических и минеральных удобрений. Повторность в опыте трёхкратная при систематическом размещении вариантов, площадь делянки 20 м2.
Теоретическим основанием для пространственной корректировки доз служило экспериментально подтвержденное представление, что в аккумулятивных АМЛ существуют естественные барьеры для миграции элементов питания [7, 17, 18]. Но, с другой стороны, в них выше вероятность снижения микробиологической активности почвы (особенно в весеннее время), что негативно сказывается на эффективности органических удобрений [6, 13]. В элювиальных же АМЛ непродуктивные потери питательных веществ почвы и удобрений, как правило, существенно выше [7, 17].
Органическое удобрение - торфо-помётный компост (ТПК) - имел влажность 56,6 %, зольность 46,7 % и со-
2. Схема внесения удобрений в ландшафтном опыте
Вариант Доза торфо-помётного компоста (т/га)
системы и мине! зальных удобрений (кг/га действующего вещества)
удобрения АМЛ 1 АМЛ 2 I АМЛ 3 АМЛ 4 АМЛ 5
Пар чистый
Контроль 0 00 0 0
ЗСУ ТПК,40+К80 ТПК,40+К80 ТПК,40+К80 ТПК,40+К80 ТПК,40+К80
ТСУ 1 ТПК,52+К80 ТПК,40+К80 ТПК,58+ К80 ТПК,30+ К80 ТПК,20+ К80
ТСУ 2 ТПК,40+К60 ТПК,40+К70 ТПК,40+К110 ТПК,40+К100 ТПК,40+К60
ТСУ 3 ТПК,52+К60 ТПК,40+К70 ТПК,58+К110 ТПК,30+К100 ТПК,20+К60
Пшеница озимая
Контроль 0 00 0 0
ЗСУ N80 N80 N80 N80 N80
ТСУ 1 N80 N80 N80 N80 N80
ТСУ 2 N50 N90 N100 N100 N60
ТСУ 3 N50 N90 N100 N100 N60
Овёс + многолетние травы
Контроль 0 00 0 0
ЗСУ Ш00Р50К92 Ш00Р50К92 Ш00Р50К92 Ш00Р50К92 Ш00Р50К92
ТСУ 1 Ш00Р50К92 Ш00Р50К92 Ш00Р50К92 Ш00Р50К92 Ш00Р50К92
ТСУ 2 N90P40K67 Ш00Р50К75 Ш10Р60К108 Ш10Р50К100 N90P50K100
ТСУ 3 N70P40K67 N90Р50K75 Ш20Р60К108 Ш10Р50К100 Ш10Р50К100
Многолетние травы 1.. .4 года пользования
Контроль 0 00 0 0
ЗСУ N80^0 N80^0 N80^0 N80^0 N80^0
ТСУ 1 N80^0 N80^0 N80^0 N80^0 N80^0
ТСУ 2 N70^0 N8000 N90^10 N90^00 N70^10
ТСУ 3 N50^0 N7000 Ш00К110 N90^00 N90^10
держал в своем составе NPK 0,35, 1,18 и 0,86 % соответственно (табл. 2). Минеральные удобрения - аммиачная селитра (N - 34,5 %), хлористый калий (К2О - 60 %), азофоска (N - 16 %, Р2О5-16 %, К2О - 16 %). В пределах делянок опыта все удобрения вносили вручную, в остальной части агро-ландшафта - механизировано с использованием прицепных и навесных разбрасывателей. ТПК применяли под летнюю перепашку пара, основное минеральное удобрение - под предпосевную обработку почвы, подкормку - поверхностно в фазе начала весеннего отрастания озимой пшеницы и многолетних трав.
Погодные условия 2013-2019 гг характеризовались увеличенной относительно средней многолетней на 13 % (с 12,9 до 14,6 оС) теплообеспеченно-стью вегетационного периода и благоприятными условиями увлажнения (в среднем 368 мм) при исключительной неустойчивости прихода тепла и влаги в отдельные периоды.
Негативные последствия для продукционного процесса культур севооборота имела крайняя неустойчивость распределения тепловых и водных ресурсов во времени [19]. Так, при их общей благоприятности при возделывании озимой пшеницы фактором изреживания посевов в аккумулятивных АМЛ стало замедленное таяние снега. Посевы овса пострадали от продолжительной волны холода в мае-июне, а многолетних трав - от засух в это же время. Наиболее острый характер имела типичная для региона (повторяемость достигает 80 %) поздневесенняя-раннелетняя засуха в 2018 г., когда ГТК в мае-июне составил 0,4.. .0,5 при среднем многолетнем показателе 1,5.1,7.
Учет урожая проводили сплошным весовым методом. Продуктивность культур, результирующая урожайность основной и побочной продукции, выражена в зерновых единицах с использованием утвержденных переводных коэффициентов для зерна, соломы и сена многолетних трав (Приказ МСХ РФ от 06.07.2017 № 330). При статистической обработке полученных данных достоверность различий средних значений по вариантам полевого эксперимента оценивали на 5 % уровне значимости по критерию Фишера. После проверки их на соответствие закону нормального распределения по критерию Пирсона обрабатывали методом дисперсионного анализа с использованием программного пакета Statistica 7.0 («StatSoft, Inc.», США).
Сложность трактовки результатов ландшафтного опыта заключалась в том, что неодинаковый уровень благоприятности условий произрастания растений в различных ландшафтно-экологических условиях, как и неоди-
наковую эффективность удобрений, оказалось невозможно объяснить только положением в рельефе и соответствующим ему геохимическим режимом. Этот вывод можно сделать исходя из анализа агропроизводствен-ных свойств почвы агромикроланд-шафтов (см. табл. 1). Если агрофизические свойства в сочетании со степенью эродированности и оглеения почвы опыта имели прямое отношение к геохимическому режиму АМЛ и коэффициент их пространственной вариабельности достигал значительных величин, то у большинства физико-химических и агрохимических свойств неоднородность служила следствием наложения неравномерного внесения мелиорантов и удобрений в предшествующий период на естественную гетерогенность состава материнских пород [18]. В частности, высокое содержание органического вещества (4,01 %) в пахотном слое почвы элювиального АМЛ №1 объясняется постоянным многолетним формированием буртов навоза и торфо-навозного компоста именно в этой возвышенной части агроландшафта. На базе стандартной методики полевого опыта вычленить действие каждого из этих факторов весьма сложно. Кроме того, отзывчивость сельскохозяйственных культур на специфику ландшафтно-экологических условий в значительной мере зависела от сочетания их биологических потребностей с метеоусловиями вегетационного периода.
По продуктивности сельскохозяйственных культур, принадлежащих к одному ботаническому семейству, в контрольном варианте опыта убывающий ряд микроландшафта по уровню благоприятности условий произрастания растений формировался не совсем идентично (табл. 3). У озимой пшеницы - АМЛ 4 > АМЛ 2
> АМЛ 1 >АМЛ 5 > АМЛ 3, у овса -АМЛ 1 > АМЛ 2 > АМЛ 4 > АМЛ 3 > АМЛ 5, у травосмеси из тимофеевки и фестулолиума (в среднем за 4 года) - АМЛ 4 > АМЛ 2 > АМЛ 5 > АМЛ 1 > АМЛ 3, а в полевом севообороте в целом: АМЛ 4 > АМЛ 1 > АМЛ 2 > АМЛ 5
> АМЛ 3. При этом разница в величине продуктивности между лучшими и худшими в опыте по условиям произрастания растений АМЛ составила: у пшеницы - 1,34 тыс. зерн. ед./га, овса - 2,94, многолетних трав - 1,17, севооборота - 8,25 тыс. зерн. ед./га. То есть в целом в указанном севообороте лучшие условия сформировались в мелиорированном аккумулятивном микроландшафте 4, а худшие - в транзитно-элювиальном 3. Такая оценка верна для конкретного периода проведения исследования, так как в иных метеоусловиях ее результат может быть другим. В частности, недостаток или избыток осадков способен улучшить условия произрас-
тания растений в одних АМЛ и ухудшить - в других. В условиях опыта это неоднократно наблюдали в посевах многолетних трав [18]. Осушительная мелиорация в значительной мере оптимизировала и стабилизировала водный режим почвы. Его неоднородность во времени в осушенных аккумулятивных АМЛ в среднем за годы исследования была ниже, чем в элювиальном, в 1,47 раза. Убывающий микроландшафтный ряд устойчивости полевой влажности почвы в пределах её пахотного слоя имел вид: АМЛ 4 (С, - 26 %) > АМЛ 5 (С, - 27 %) > АМЛ 3 (С - 33 %) > АМЛ 2 (С - 34 %) > АМЛ 1 (С, - 39 %).
Результатами опыта не подтвердилось существующее мнение о доминирующей роли типа геохимического режима в пространственном варьировании продуктивности культур между АМЛ [7, 12].
Так, в двух соседних осушенных аккумулятивных микроландшафтах (4 и 5) при весьма схожих условиях водного режима зафиксированы совершенно разные результаты. Преимущество АМЛ 4 над АМЛ 5 в продуктивности севооборота достигло 44 % и варьировало от 32 % в посевах озимой пшеницы до 79 % на овсе. Основная причина этого имела литогенную природу, в частности, почва АМЛ 4 сформирована на карбонатной, а АМЛ 5 -на бескарбонатной морене.
Подтверждено влияние ландшафтных условий на эффективность удобрений, имеющее определённую специфику у разных культур [20]. У пшеницы озимой более высокие прибавки продуктивности (урожая зерна и соломы в зерн. ед.) наблюдали в вариантах микроландшафта 2 и 3: в среднем по примененным системам удобрений 2,66 и 3,74 тыс. зерн. ед./ га соответственно, или 68 и 269 % к контролю. В посевах овса действие ландшафтных условий проявилось слабее. В определённой степени это относится и к посевам многолетних трав, обладавших во всех АМЛ очень высокой отзывчивостью на удобрения (средние за 4 года прибавки продуктивности от азотно-калийных подкормок - от 126 до 141 % к контролю). Хотя несколько лучшие величины прибавки продуктивности (в среднем по АМЛ - 131 и 175 %) соответствовали микроландшафтам с более устойчивым водным режимом и неудовлетворительными агрохимическими и свойствами - АМЛ 5 и 3. |
В рамках севооборота агрономиче- е ская эффективность удобрений воз- д растала по мере удлинения периода § вегетации сельскохозяйственных куль- е тур: средняя по вариантам удобрений 2 прибавка продуктивности у овса - 2,20 4 (70 %), озимой пшеницы - 2,33 (96 %), м многолетних трав - 2,52 (133 %). 2 Сформированный по величине при- ы
3. Продуктивность севооборота в зависимости от ландшафтных условий и системы удобрения
(в среднем за 2013-2019 гг.)
Вариант системы удобрения (фактор В) Продуктивность, тыс. зерн. ед./га Прибавка продуктивности % Оплата 1 кг NPK, зерн. ед.
пшеница озимая овес травы многолетние севооборот пшеница озимая овес травы многолетние севооборот
АМЛ 1 (фактор А)
Контроль 3,54 5,14 1,85 16,07 - - - - -
ЗСУ 4,72 7,19 3,87 27,37 33 40 109 70 5,50
ТСУ 1 4,97 8,42 3,99 29,38 40 64 116 83 5,68
ТСУ 2 4,76 7,88 3,68 27,32 34 53 99 70 6,26
ТСУ 3 5,32 8,24 3,67 28,18 50 60 99 75 6,11
АМЛ 2 (фактор А)
Контроль 3,89 4,44 1,81 15,55 - - - - -
ЗСУ 6,58 6,36 3,95 28,72 69 43 118 85 6,41
ТСУ 1 6,87 6,55 3,97 29,29 77 48 119 88 6,68
ТСУ 2 6,37 6,43 4,10 29,19 64 45 127 88 6,97
ТСУ 3 6,36 6,51 3,76 27,90 63 47 108 79 6,48
АМЛ 3 (фактор А)
Контроль 2,20 2,78 1,58 11,31 - - - - -
ЗСУ 5,40 4,90 4,04 26,44 145 76 156 134 7,36
ТСУ 1 6,26 4,95 4,31 28,45 184 78 173 152 6,89
ТСУ 2 6,13 5,50 4,33 28,96 178 98 174 156 7,79
ТСУ 3 5,95 5,67 4,69 30,36 170 104 197 168 6,94
АМЛ 4 (фактор А)
Контроль 4,48 4,10 2,75 19,56 - - - - -
ЗСУ 6,93 6,61 5,24 34,48 55 61 91 76 7,26
ТСУ 1 7,01 6,75 5,20 34,57 56 65 89 77 8,26
ТСУ 2 6,46 6,87 5,51 35,38 44 67 100 81 7,20
ТСУ 3 6,96 7,09 5,43 35,78 55 73 97 83 9,67
АМЛ 5 (фактор А)
Контроль 3,40 2,29 1,98 13,62 - - - - -
ЗСУ 4,44 3,52 4,62 26,45 31 60 133 94 6,24
ТСУ 1 4,72 3,83 4,51 26,57 39 74 128 95 8,21
ТСУ 2 4,62 4,23 4,54 27,00 36 92 129 98 6,51
ТСУ 3 4,93 3,65 4,63 27,08 45 66 134 99 8,02
Агроландшафт* (фактор А)
Контроль 3,07 3,51 1,89 14,12 - - - - -
ЗСУ 5,58 5,60 4,27 28,24 82 60 126 100 6,87
ТСУ 1 6,12 5,90 4,40 29,62 99 68 133 110 6,66
ТСУ 2 5,86 6,12 4,44 29,73 91 74 135 111 7,35
ТСУ 3 5,98 6,28 4,56 30,51 95 79 141 116 6,84
НСР05 фактор А фактор В 0,54 0,48 0,37 2,41
0,30 0,26 0,20 1,31
* средневзвешенное по агроландшафту с учетом фактической представленности в нём отдельных агромикроландшафтов.
бавок продуктивности севооборота убывающий ряд лучших условий для эффективного применения удобрений (АМЛ 3 -17,24 тыс. зерн. ед./га > АМЛ 4 - 15,49 тыс. зерн. ед./га > АМЛ 2 - 13,23 тыс. зерн. ед./га > АМЛ 5 - 13,15 тыс. зерн. ед./га > АМЛ 1 - 11,99 тыс. зерн. ед./га) подтверждает факт его взаимосвязи с почвенно-агрохимическими условиями и водным режимом. Однако с учётом некоторых различий в общем количестве внесённых удобрений по отдельным АМЛ по окупаемости 1 кг NPK (в зерн. ед.) он выглядит несколько иначе: АМЛ 4 (8,10) > АМЛ 3 (7,25) = АМЛ 5 (7,25) > АМЛ 2 (6,64) > АМЛ 1 (5,89). При обоих вариантах оценки различия в эффективности удобрений по микро-п ландшафтам существенны, но при сч этом далеки от прогнозируемых зна-° чений [7, 12].
Ч1 Эффективность принятой в иссле-г довании методики дифференциации о доз удобрений с учётом ландшафтных ц условий нельзя оценить однозначно.
Статистический анализ изменения [й продуктивности севооборота выявил 2 превосходство всех вариантов точной системы удобрений (5.8 %) над зо-
нальной (при практически одинаковой оплате урожаем 1 кг NPK). Лучший результат агрономической эффективности в опыте достигнут на фоне дифференцированного применения как органических, так и минеральных удобрений (вариант ТСУ 3), где увеличение продуктивности севооборота относительно ЗСУ достигло 8 %, а уровень ее прибавки от применения удобрений - 16 %. Однако давать однозначные рекомендации производству по этому заключению преждевременно.
Можно уверенно утверждать об обоснованности дифференциации доз органического удобрения с учётом рельефа поля, а именно - увеличение дозы в верхних (элювиальных) и эродированных (транзитно-элювиальных) фациях агроландшафта и уменьшение - в нижних (аккумулятивных). В условиях опыта положительный эффект проявлялся стабильно (то есть во всех АМЛ) на первых двух культурах: в среднем по агроландшафту продуктивность пшеницы озимой в варианте ТСУ 1 превысила величину показателя в ЗСУ на 11 %, овса - на 5 %. В посевах многолетних трав уровень прибавки снижался до 3 %, закономерно сокращаясь от первого к четвертому году
хозяйственного использования с 1,33 до 0,20 тыс. зерн. ед./га.
Положительный эффект от пространственной дифференциации доз минеральных удобрений стабильно проявлялся только в посевах овса в виде 9 %-го повышения его продуктивности. На первой культуре севооборота он, вероятно, нивелирован высокой дозой ТПК, что отмечали и ранее [14]. Здесь превосходство над вариантом ЗСУ имело место лишь в господствующем по площади АМЛ 3 (очевидно, благодаря повышению дозы азотного и калийного удобрения). В посевах многолетних трав агрономическая эффективность варианта ТСУ 2 была нестабильна как по годам, так и по отдельным микроландшафтам. Достоверное преимущество над ЗСУ (14 %) наблюдали только в первый год их хозяйственного использования. Можно предположить возможность более высокого эффекта дифференциации доз минеральных удобрений на хорошо окультуренных почвах [6, 7, 14]. В условиях же опыта из-за лимитирующего уровня агрохимических свойств почвы практически любое понижение дозы минеральных удобрений
вело к существенному снижению урожайности.
Вопреки нашему предположению и имеющимся данным [6, 14], в исследовании не установлено существенного действия всех трёх вариантов точной системы удобрения в направлении уменьшения пространственной и временной неоднородности продуктивности севооборота относительно варианта с равномерным внесением удобрений (ЗСУ). Её вариабельность, оцениваемая коэффициентом вариации, закономерно снижалась под действием органоминеральной системы удобрения с 20 % в контроле до 12 % в вариантах ЗСУ И ТСУ 3, до 10 и 11 %
- в ТСУ 1 и ТСУ 2 соответственно.
Таким образом, результаты семилетних исследований подтвердили наличие существенного влияния ландшафтно-экологических условий мелиорированного сельскохозяйственного угодья на продуктивность культур полевого севооборота. Различия между микроландшафтами по показателям продуктивности 1 га озимой пшеницы достигали 1,34 тыс. зерн. ед., овса - 2,94, многолетних трав - 1,17, ротации севооборота
- 8,25 тыс. зерн. ед. при пространственном коэффициенте вариации в 20 %. Степень этого влияния определяют не только биологические особенности сельскохозяйственных культур и действие геохимических режимов почвы, но и погодные условия, а также предшествующее антропогенное, в том числе мелиоративное, воздействие на агроландшафт.
Органоминеральная система удобрения в определённой мере элиминировала их воздействие на продукционный процесс, сократив пространственную вариабельность продуктивности севооборота до 10.12 %. В результате влияние ландшафтно-экологических условий на эффективность удобрений оказалось выражено слабее. Различия между изучаемыми микроландшафтами по окупаемости 1 кг NPK от среднего по вариантам (6,93 зерн. ед.) составляли от -15 % в АМЛ 1 до + 17 % в АМЛ 4.
Дифференциация доз с учетом прогнозируемого влияния геохимических режимов позволила повысить продуктивность озимой пшеницы, относительно зональной системы удобрений, на 7.12 %, овса - на 5.11 %, многолетних трав - на 3.7 %. Наибольшую агрономическую эффективность обеспечило дифференцированное применение органических и минеральных удобрений (вариант ТСУ 3). Продуктивность севооборота при этом достигла 30,51 тыс. зерн. ед./га, а прибавка к контролю и ЗСУ - 116 и 8 % соответственно.
На прецизионное применение органических удобрений лучше реагировала озимая пшеница: урожайность
зерна, относительно ЗСУ, повысилась на 10 %. На дифференциацию доз минеральных удобрений стабильно положительно отзывался только овёс 9 %-ным увеличением продуктивности. Очевидно, что для минеральных удобрений правильнее использовать почвенно-агрохимический принцип дифференциации доз. Однако, это не исключает необходимости поиска других решений по увязке системы удобрения с ландшафтными условиями. Это особенно важно в связи с тем, что ранее проблему обоснования применения удобрений в специфичных ландшафтно-экологических условиях игнорировали, как не отвечающую методическому принципу типичности.
Литература
1. Рекомендации по развитию агропромышленного комплекса и сельских территорий Нечерноземной зоны Российской Федерации до 2030 года. Версия 2.0 / под ред. С. Г. Митина и А. Л. Иванова. М.: Почвенный институт им. В. В. Докучаева, 2021. 400 с.
2. Дубенок Н. Н., Майер А. В. Многолетние исследования гидротермического режима агроценозов и системы комбинированного орошения для его регулирования // Российская сельскохозяйственная наука. 2022. № 2. С. 3-7. doi: 10.31857/ S2500262722020016.
3. Новиков С. А., Шевченко В. А., Соловьёв А. М. Биоклиматический потенциал мелиорированных земель Нечерноземной зоны России. М.: ВНИИГиМ им. А. Н. Костя-кова, 2018. 285 с.
4. Сычев В. Г. Современное состояние плодородия почв и основные аспекты его регулирования. М.: Российская академия наук, 2019. 325 с.
5. Кирюшин В. И. Актуальные проблемы и противоречия развития земледелия // Земледелие. 2019. № 3. С. 3-7. doi: 10.24411/0044-3913-2019-10301.
6. Научные основы эффективного использования агроресурсного потенциала Северо-Запада России / М. В. Архипов, Т. А. Данилова, С. М. Синицына и др. СПб.-Пушкин: ФГБНУ СЗЦППО, 2018. 135 с.
7. Kiryshin V. I. The Management of Soil Fertility and Productivity of Agrocenoses in adaptive-landscape Farming Systems // Eurasian Soil Science. 2019. T. 52. No. 9. P. 1 137-1 145. doi: 10.1134/ S1064229319070068.
8. Шевченко В. А. Современное состояние выбывших из оборота мелиорированных земель и перспективы их освоения. М.: ВНИИГиМ им. А. Н. Костякова, 2021. 410 с.
9. Дубенок Н. Н., Шевченко В. А., Соловьёв А. М. Использование органических отходов животноводческих комплексов при восстановлении плодородия малопродуктивных земель Нечерноземной зоны // Плодородие. 2021. № 3(120). С. 99-103. doi: 10.25680/S19948603.2021.120.19.
10. Оценка параметров пространственной неоднородности показателей почвен-
ного плодородия / А. И. Иванов, А. А. Кона-шенков, Ю. В. Хомяков и др. // Агрохимия. 2014. № 2. С. 39-49.
11. Дубенок Н. Н., Климахина М. В., Мацыганова Е. В. Повышение почвенного плодородия склоновых земель сельскохозяйственного назначения Нечернозёмной зоны Российской Федерации // Овощи России. 2021. № 4. С. 124-129.
12. Иванов Д. А. Влияние почв и рельефа на продуктивность разновозрастных травостоев // Международный сельскохозяйственный журнал. 2021. № 4(382). С. 73-76. doi: 10.24412/2587-6740-20214-73-76.
13. Lukin S. M. Influence of Soil and Terrain Conditions on the Productivity of Crop Rotation and Efficiency of Fertilizers: Studies in a Glacial Landscape in Central Russia // Exploring and Optimizing Agricultural Landscapes. Innovations in Landscape Research. Springer. Cham. 2021. P. 383-395. doi: 10.1007/978-3-030-67448-9_17.
14. Ivanov A., Konashenkov A., Ivanova Z. Spatial Heterogeneity of Lithogenic Mosaic of Sod-Podzolic Soils of Chudskaya Lowland and Efficiency of Precision Fertilization System // Smart Innovation, Systems and Technologies. 2022. Vol. 245. P. 53-68. doi: 10.1007/978-981-16-3349-2_5.
15. Field-Scale Variability of Soil Properties in Central Iowa Soils / C. A. Cambardella T. B. Moorman J. M. Novak et al. // Soil Science Society of America Journal. 1994. No. 58(5). P. 1501-1511. doi: 10.2136/sssaj1994.0361 5995005800050033x.
16. Duffera M., White J. G., Weisz R. Spatial variability of Southeastern U. S. Coastal Plain soil physical properties: Implications for site-specific management // Geoderma. 2007. Vol. 137. No. 3-4. P. 327-339. doi: 10.1016/j. geoderma.2006.08.018.
17. Long-term impact of a precision agriculture system on grain crop production / M. A.Yost, N. R. Kitchen, K. A. Sudduth, et al. // Precision Agriculture. 2017. Vol. 18. P. 823842. doi: 10.1007/s11119-016-9490-5.
18. Иванов А. И., Иванова Ж. А., Ду-бовицкая В. И. Влияние ландшафтных условий на свойства почвенного покрова пахотного угодья на пологом склоне озёрно-ледниковой равнины // Российская сельскохозяйственная наука. 2019. № 2. С. 39-43. doi: 10.31857/S2500-26272019239-43.
19. Ivanov A., Ivanova Z. Efficiency of Precision Fertilization System in Grain-Grass Crop Rotation. Agriculture. 2022. Vol. 12. No. 9. p. 1381. doi: 10.3390/ agriculture12091381.
20. Иванов Д. А., Карасева О. В., Ру-блюк М. В. Влияние компонентов ланд- З шафта на продуктивность культур М // Плодородие. 2021. № 4(121). С. 39-43. е doi: 10.25680/S19948603.2021.121.12. д
и
Productivity of the field i crop rotation and the i
efficiency of fertilizer systems in the reclaimed agricultural landscape
doi: 10.24412/0044-3913-2023-4-8-12 УДК 633.11«324»:631.5(470.63)
Влияние условий весенне-летней вегетации и предшественников на урожайность озимой пшеницы в засушливой зоне Ставрополья
A. I. Ivanov, Zh. A. Ivanova
Agrophysical research Institute, Grazhdanskiy prosp., 14, Sankt-Peterburg, 195220, Russian Federation
Abstract. The study was carried out to study the influence of the landscape and ecological conditions of the reclaimed agrolandscape on the productivity of crops and crop rotation, as well as the efficiency of fertilizer systems. The work was carried out in 2013-2019 under the conditions of the Non-Chernozem zone. The structure of the soil cover was represented by small-contour complexes of light and medium loamy gleyic soddy-podzolic soils of various degrees of cultivation. The landscape factor (A) experimental design included five agromicrolandscapes (AML) with their corresponding geochemical regimes from eluvial to accumulative. Variants of the fertilizer system (factor B): no fertilizer (control); zonal system (ZS) - calculated doses of organic and mineral fertilizers, common for all AML; the first version of the exact system (ES 1) - regular distribution of mineral and differentiated organic fertilizers; the second version of the exact system (ES 2) - uniform application of organic and differentiated mineral fertilizers; the third version of the xact system (ES 3)
- the differentiated use of organic and mineral fertilizers. Differences between microlandscapes in the productivity of 1 ha of winter wheat reached 1.34 thousand grain units/ha, oats - 2.94, perennial grasses
- 1.17, according to crop rotation - 8.25 thousand grain units/ha with an average coefficient of variation of 20 %. The use of a zonal fertilizer system reduced the level of variation to 12 %, increasing the crop rotation productivity to 28.24 thousand grain units/ha (by 100 %). Spatial differentiation of doses of fertilizers in the variants of ES 1, ES 2 and ES 3 made it possible to increase the productivity of winter wheat, relative to ZS, by 7-12 %, oats - by 5-11 %, perennial grasses - by 3-7 %. The best efficiency of the precise fertilizer system in the experiment was achieved with the differentiated application of organic and mineral fertilizers, when the productivity of the crop rotation increased to 30.51 thousand grain units/ha, and its increase, relative to the unfertilized control and ZS, was 116 and 8 %, respectively.
Keywords: relief; agrolandscape; agromicrolandscape; geochemical regime; soil cover; soil properties; crop rotation; productivity; efficiency of the fertilizer system.
Author Details: A. I. Ivanov, D. Sc. (Agr.), n prof., corresponding member of the RAS, N chief research fellow (e-mail: ivanovai2009@ eg yandex.ru); Zh. A. Ivanova, Cand. Sc. (Agr.),
senior research fellow. Z For citation: Ivanov AI, Ivanova ZhA ® [Productivity of the field crop rotation and the efficiency of fertilizer systems in the reclaimed q agricultural landscape]. Zemledelie. g 2023;(4):1-8. Russian. doi: 10.24412/00442 3913-2023-4-1-8.
Н. А. МОРОЗОВ1, кандидат сельскохозяйственных наук, директор
(e-mail: [email protected])
Н. А. ХОДЖАЕВА1, старший
научный сотрудник
И. В. ПРОХОРОВА1, младший
научный сотрудник
А. И. ХРИПУНОВ2, кандидат
сельскохозяйственных наук,
зав.лабораторией
Е. Н. ОБЩИЯ2, старший научный
сотрудник
1 Прикумская опытно-селекционная станция - филиал СевероКавказского Федерального научного аграрного центра, ул. Вавилова, 4, Буденновск, Ставропольский край, 356803, Российская Федерация
2 Северо-Кавказский Федеральный научный аграрный центр,
ул. Никонова 49, Михайловск, Шпаковский р-н, Ставропольский край, 356241, Российская Федерация
Определение взаимосвязи метеоусловий с урожайностью озимой пшеницы для разработки агротехнических мер воздействия на формирование урожая имеет большое научное и практическое значение и служит одной из актуальных проблем земледелия. Цель исследований - изучить влияние агрометеорологических условий весенне-летней вегетации на продолжительность периода колошение-молочная спелость зерна и урожайность озимой пшеницы по различным предшественникам. Работу проводили в 1972-2022 гг. в засушливой зоне Ставропольского края в зернопаротравяном севообороте: яровой ячмень + эспарцет - эспарцет на зелёный корм - озимая пшеница - озимая пшеница - чистый пар - озимая пшеница. В условиях дефицита влаги размеры урожая статистически достоверно связаны с осадками за апрель-июнь (r=0,31...0,39), осадками (r=0,33) и среднесуточной температурой воздуха в мае (r= -0,30.-0,41). В целом гидротермические условия мая существенно влияли как на урожайность (r=0,37...0,39), так и на продолжительность периода колошение-молочная спелость зерна (r=0,32...0,40). При увеличении количества осадков в начале вегетации с 5.28 до 77.100 мм длительность этапа колошение-молочная спелость зерна возрастала в зависимости
от предшественника на 5,2.7,1 день, урожайность - на 0,59.1,02 т/га. Снижение среднесуточной температуры в мае относительно максимальной в исследовании (18,8 оС), на 3,3оС повышало длительность изучаемого этапа развития растений на 2,3.3,0 дня, одновременно отмечали повышение сбора урожая на 0,40.0,84 т/га. Наиболее эффективно весенне-летние осадки за апрель-июнь использовались по лучшему предшественнику чистый пар (36,3 мм/т), затем по занятому пару (44,7 мм/т) и полупару (66,4 мм/т). Средняя урожайность озимой пшеницы за период исследований составила соответственно 3,92, 3,18 и 2,14 т/га.
Ключевые слова: озимая пшеница, урожайность, предшественник, весенне-летняя вегетация, осадки, температура воздуха.
Для цитирования: Влияние условий весенне-летней вегетации и предшественников на урожайность озимой пшеницы в засушливой зоне Ставрополья/Н. А. Морозов, Н. А. Ходжаева, И. В. Прохорова и др. // Земледелие. 2023. № 4. С. 8-12. бо1: 10.24412/0044-3913-2023-4-8-12.
К природным факторам жизни растений относят температурный режим воздушной среды и почвы, достаточную по суточной продолжительности и интенсивности естественную освещённость, наличие доступной влаги в почве и приемлемый уровень влажности воздуха, доступность элементов почвенного и воздушного питания [1, 2, 3]. Одни составляющие факторов поглощаются корневой системой или хлорофиллоносной тканью, другие определяют степень интенсивности протекающих в растениях физиологических процессов, составляющих в своей совокупности основу формирования урожая [4, 5, 6].
В своём индивидуальном развитии растения последовательно создают определённые вегетативные и генеративные органы, от степени развития которых зависит мощность каждого растения, а в зависимости от их количества на единице площади - урожай, который служит функцией многих переменных величин. Решающее значение в формировании урожая принадлежит агроклиматическим условиям [7, 8, 9].
В засушливых условиях Ставропольского края основной лимитиру-
