CC BY
6
ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ЗЕМЛИ И СИСТЕМЫ ЗЕМЛЕДЕЛИЯ
doi: 10.24412/0044-3913-2024-1-4-10 УДК 631.582:631.82:631.445.4:631.559
Продуктивность севооборотов в зависимости от доз удобрений на различных элементах рельефа центрально-Черноземного региона*
СЧ О СЧ
Ф
S ^
ш
4
ш ^
5
ш со
И.И. гУРЕЕВ, доктор технических наук,зав. лабораторией (e-mail: gureev06@mail.ru) А.В. гОСТЕВ, доктор сельскохозяйственных наук, ведущий научный сотрудник Л.Б. НИТЧЕНкО, кандидат сельскохозяйственных наук, старший научный сотрудник в.а. Лукьянов, кандидат биологических наук, старший научный сотрудник С.В. ХЛЮПИНА кандидат сельскохозяйственных наук, старший научный сотрудник И.А. ПРУЩИк, научный сотрудник
Курский федеральный аграрный научный центр, ул. Карла Маркса, 70б, Курск, 305021, Российская Федерация
Исследования проводили с целью оценки влияния доз минеральных удобрений на продуктивность севооборотов и агрохимические показатели почвы на различных элементах рельефа Центрально-Чернозёмного региона для оптимизации агротехнологий производства сельскохозяйственных культур. Работу выполняли в 2013-2020 гг. на чернозёме типичном среднесуглини-стом с содержанием гумуса 6,5...6,6 % (ГОСТ 26213-91). В опыте изучали следующие факторы: элемент рельефа - склон северной экспозиции и водораздельное плато; вид севооборота - зернопаропро-пашной, зернотравянопропашной; дозы минеральных удобрений в расчете на 1 га севооборотной площади - без удобрений;
N140P150K160; N280P300K320. В среднем за годы
исследований различия в продуктивности севооборотов между склоном северной экспозиции и водораздельным плато составили 1,29 т зерн. ед./га с преимуществом при возделывании культур на плато. Продуктивность зер-нотравянопропашного севооборота, по сравнению с зернопаропропашным, на склоне северной экспозиции была выше на 1,71 тыс. зерн. ед./га, на водораздельном плато - на 2,0 тыс. зерн. ед./га.
Применение одинарных доз минеральных удобрений на склоне северной экспозиции в зернопаропропашном севообороте повышало величину этого показателя относительно варианта без удобрений на 26,8 %, в зернотравянопро-пашном - на 21,8 %; на водораздельном плато - соответственно 10,1 и 15,2 %; в двойных дозах на северном склоне -на 37,0 и 31,6 %, на плато - 17,4 и 23,0 %. В зернотравянопропашном севообороте независимо от элемента рельефа внесение двойныхдоз удобрений обеспечивало достоверное повышение содержания гумуса, относительно варианта без их использования на 0,26...0,27 %. Окупаемость минеральных удобрений производимой продукцией в севооборотах при использовании одинарных доз была выше, по сравнению с двойными, в среднем на склоне северной экспозиции - на 28,8 %, на водораздельном плато - на 19 %.
Ключевые слова: элементы рельефа, севообороты, минеральные удобрения, продуктивность севооборотов, окупаемость удобрений, агрохимические показатели почвы.
Для цитирования: Продуктивность севооборотов в зависимости от доз удобрений на различных элементах рельефа Центрально-Чернозёмного региона/ И. И. Гуреев, А. В. Гостев, Л. Б. Нитченко, и др. // Земледелие. 2024. № 1. С. 4-10. doi: 10.24412/0044-3913-2024-1-4-10.
Стратегия развития растениеводческой отрасли до 2030 г отличается от ранее поставленных задач повышенной наукоёмкостью. Сегодня урожайность многих полевых культур достигает рекордных значений, в связи с чем первостепенными задачами служат улучшение качества производимой продукции и оптимизация системы удобрений для поддержания и воспроизводства плодородия почв. Для их решения требуется разработка современных технологичных подходов по совершенствованию агротехнологий в направлении их биологизации путем
*работа выполнена по теме государственного задания № FGZU-2022-0005.
ввода в севообороты многолетних трав [1, 2, 3].
Пищевая промышленность испытывает высокую потребность в качественном растительном сырье, производство которого возможно не только благодаря увеличению объемов производства, но и улучшению качества, что подтверждает высокий спрос на модернизированные или инновационные агротехнологии. Например, по мнению ряда исследователей, одна из проблем заключается в недостатке протеина в исходном сырье [4, 5]. В связи с этим следует пересмотреть структуру посевных площадей для расширения посевов малораспространенных кормовых культур, таких как сорго, пайза, суданская трава и фацелия, способных восполнять потери урожая. Максимальный урожай в опытах наблюдали в посевах озимой пшеницы по сидерату фацелия в семипольном биологизирован-ном севообороте. Однако в среднем за три года в сложившихся метеоусловиях наиболее высокий сбор зерна озимой пшеницы достигнут по предшественнику чистый пар [6].
Другим значимым фактором, оказывающим существенное влияние на урожайность сельскохозяйственных культур, служат климатические особенности конкретного агролан-шафта. В связи с этим необходимо ориентироваться на агротехнологии, которые следует применять исходя из принципов углубленной адаптации к изменяющимся условиям развития растений [7, 8, 9]. Особое внимание следует уделять научно обоснованным севооборотам с включением перспективных культур и системе удобрений. При этом оценивать их не только по продуктивности, но и по способности улучшения агрохимических показателей почв [10, 11, 12].
Почвенный перегной - основной аккумулятор солнечной энергии на поверхности Земли и гарант эффективного земледелия [13, 14, 15]. Сохранение плодородия почвы невозможно без ежегодного внесения удобрений, особенно в таких условиях, где на протяжении многих лет установлен дефицит определенныхэлементов питания и органического вещества. В связи с тем, что продуктивность выращиваемых сельскохозяйственных культур, обеспечиваемая свойствами почвы, в 1,5...2 раза выше на черноземах с высоким содержанием гумуса, для получения стабильных урожаев необходимо поддерживать его оптимальное количество [16, 17].
Помимо органических удобрений, источником пополнения запасов гу-
1. Система удобрения изучаемых культур в севооборотах опыта
Севооборот
Культура зернопаропропашной зернотравянопропашной
одинарная двойная одинарная двойная
доза доза доза доза
Чистый пар Р40К40 Р К 80 80 - -
Озимая пшеница N20 N Р К 20 40 40 N Р К 40 80 80
Кукуруза на зелёный корм N Р К 90 80 90 N Р К 180 160 180 N Р К 90 80 90 N Р К 180 160 180
Ячмень N Р К 30 30 30 N Р К 60 60 60 - -
Ячмень+ многолетние травы - - N Р К 30 30 30 N Р К 60 60 60
Итого N Р К 140 1 50 1 60 N Р К 280 300 320 N Р К 140 150 160 N Р К 280 300 320
муса служит заделываемая в почву органика - пожнивные остатки, а также микробиологические препараты. Использование соломы предшественника и сидерального пара стабилизирует содержание гумуса в почве [18, 19]. За одну ротацию севооборота количество гумуса увеличилось на 0,23 %. При комплексном применении сидерального пара, пожнивных остатков с азотной добавкой 10 кг азота на 1 т соломы и микробиологиче-
лёный корм - ячмень+многолетние травы - многолетние травы первого года пользования); минеральные удобрения (фактор С) - без внесения удобрений (контроль), внесение одинарных (суммарно по севообороту)
^40Р150К160 и двойных М280Р300К320 д°з
удобрений (табл. 1). Минеральные удобрения (диаммофоска, аммиачная селитра) вносили осенью под основную обработку почвы и под предпосевную культивацию.
2. Агрохимическая характеристика пахотного слоя (0...20 см)
Показатель Склон северной экспозиции Водораздельное плато
Гумус (ГОСТ 26213-91), % 6,5 6,6
рНКС| (ГОСТ 26483-85) 5,7 6,5
Щелочногидролизуемый азот (по Корнфилду), мг/100 г почвы 18 19
Фосфор подвижный (по Чирикову, ГОСТ 26204-91), мг/100 г почвы 9,3 16,8
Калий подвижный (по Чирикову, ГОСТ 26204-91), мг/100 г почвы 8,8 11,7
ского препарата содержание гумуса возросло на 0,30 % [20].
Производство зерна с использованием минеральной системы удобрений менее рентабельно, чем с органической. Среди факторов «система удобрений - севооборот - обработка почвы» наибольшее позитивное воздействие на урожайность культур и плодородие почвы оказывают удобрения в комплексе с адаптивной защитой растений [21].
Цель исследований - оценить влияние доз минеральных удобрений на продуктивность севооборотов и агрохимические показатели почвы на различных элементах рельефа Центрально-Чернозёмного региона для оптимизации агротехнологий производства сельскохозяйственных культур.
Работу проводили в 2013-2020 гг. в многофакторном полевом опыте ФГБНУ Курский ФАНЦ (с. Панино, Медвенский р-он, Курская область), заложенном в 1984 г. Схема опыта включала изучение следующих вариантов: элемент рельефа (фактор А) -склон северной экспозиции (крутизна склона 3о12'.. ,6о40'), водораздельное плато; севооборот (фактор В) - зер-нопаропропашной (озимая пшеница -кукуруза на зелёный корм - ячмень -чистый пар); зернотравянопропашной (озимая пшеница - кукуруза на зе-
Опыт заложен в двукратной по-вторности методом расщепленных делянок площадью 100 м2. Основная обработка почвы под все культуры севооборотов - отвальная на глубину 20.22 см под зерновые и на 25.27 см под кукурузу на зеленый корм.
Фактическую урожайность изучаемых культур севооборотов пересчитывали в зерновые единицы с помощью коэффициентов: озимая пшеница и ячмень - 1,0, кукуруза на зеленый корм - 0,17, многолетние травы на зеленый корм - 0,18 (https://docs. cntd.ru/document/456080031). Это позволило привести урожайность культур к общему сопоставимому показателю продуктивности. Экспе-
3. Агрометеорологические показатели пе
риментальные данные обрабатывали методом дисперсионного анализа (Доспехов Б. А. Методика полевого опыта. М.: Колос, 1985. 336 с.) с использованием программных средств Statistica 10.0, а также цифровыми методами оптимального планирования многофакторного эксперимента (Статистические методы в инженерных исследованиях (лабораторный практикум): учеб. пособие / В. П. Бо-родюк, А. П. Вощинин, А. З. Иванов и др. М.: Высшая Школа, 1983. 216 с.).
Почва опытного участка - чернозём типичный среднесуглинистый среднегумусный с очень низким исходным содержанием подвижных форм фосфора и калия независимо от форм рельефа (табл. 2).
Агрометеорологические условия в период вегетации сельскохозяйственных культур отличались повышенным температурным режимом и дефицитом осадков.
Во все годы исследований среднемесячная температура воздуха превышала среднюю многолетнюю норму (+6,5 оС) на 0,9.2,5 оС (табл. 3). Более высокие среднемесячные температуры фиксировали в 2015 г., 2019 и 2020 гг. (8,4.9,0 оС). Острый дефицит осадков наблюдыа-ли в 2014 г. (-190 мм), в 2019 (-149 мм) и в 2020 г. (-113 мм). Избыточное увлажнение (на 317 мм выше нормы) отмечено в 2016 г.- ГТК 1,61. Засушливые условия сложились в 2014-2015 и 2017- 2019 гг., недостаточное увлажнение - в 2013 и 2020 гг.
Средняя по вариантам опыта продуктивность кукурузы на зеленый корм и ячменя достоверно выше на водораздельном плато - на 0,51 и 1,13 тыс. зерн. ед./га (при НСР05=0,48 и 0,13 тыс. зерн. ед./га соответственно), по сравнению со склоном северной экспозиции (табл. 4). Различия в продуктивности озимой пшеницы по элементам рельефа несущественны (4,3 %). Продуктивность многолетних трав на склоне северной экспозиции выше на 0,51 тыс. зерн. ед./га (при НСР05=0,36), в сравнении с водораздельным плато.
На водораздельном плато в зернопа-ропропашном севообороте продуктивность кукурузы на зеленый корм соста-риода исследований
Год Температура воздуха, оС Сумма осадков, мм ГТК
среднегодовая отклонение (+/-) от средней многолетней за год отклонение (+/-) от средней многолетней
2013 7,9 1,4 608 -40 1,13
2014 7,8 1,3 458 -190 0,91
2015 8,4 1,9 625 -23 0,99
2016 7,4 0,9 965 317 1,61
2017 7,7 1,2 648 0 0,98
2018 7,4 0,9 580 -68 0,98
2019 8,7 2,2 499 -149 0,79
2020 9,0 2,5 535 -113 1,22
Средняя за годы 8,0 1,5 615 -33 1,07
исследований
Средняя многолетняя 6,5 - 648 - -
норма
(О Ф
Ш, ь
Ф
д
ф ь
Ф
М О м -ь
4. Продуктивность севооборотов в зависимости от элементов рельефа и доз
! Элемент рельефа (фактор А) дииреплл< Севооборот (фактор В) о оредпен Минеральные удобрения (фактор С) О С! ¿и 1 О- Кукуруза на зеленый корм 1 1 Ячмень Чистый пар многолетние травы п . ед./ 1 а Озимая пшеница Окупаемость 1 кг NPK, зерн. ед.
Склон зернопаро- контроль 3,47 1,93 - 2,80
северной пропашной N Р К 140 150 160 4,00 2,24 - 4,17 4,9
экспози- N Р К 280 300 320 4,19 2,42 - 4,63 3,4
ции средняя 3,89 2,20 - 3,87
зернотра- контроль 2,71 1,88 2,70 2,61
вяно-про- N Р К 140 150 160 2,98 2,05 3,40 3,63 4,8
пашной N Р К 280 300 320 3,06 2,11 3,58 4,28 3,5
средняя 2,92 2,01 3,23 3,51
Средняя 3,41 2,11 3,23 3,69
Водораз- зернопаро- контроль 3,85 2,99 - 3,58
дельное пропашной N Р К 140 150 160 3,98 3,18 - 4,30 2,3
плато N Р К 280 300 320 4,45 3,26 - 4,52 2,0
средняя 4,09 3,14 - 4,13
зернотра- контроль 3,27 3,22 2,36 3,00
вяно-про- N Р К 140 150 160 3,79 3,34 2,79 3,74 4,0
пашной N Р К 280 300 320 4,18 3,44 3,01 3,95 3,0
средняя 3,75 3,33 2,72 3,56
Средняя 3,92 3,24 2,72 3,85
НСР05 фактор А фактор В фактор С 0,48 0,48 0,58 0,13 0,13 0,16 0,36 0,44 0,23 0,23 0,28
вила в среднем 4,09 тыс. зерн. ед./га. На склоне северной экспозиции она несущественно, на 4,8 %, ниже. В зернотравянопропашном севообороте средняя продуктивность кукурузы достоверно меньше (на 0,83 тыс. зерн. ед./ га) на склоне северной экспозиции, по сравнению с водораздельным плато. Различия по продуктивности культуры между изучаемыми севооборотами на плато - 8,3 %, на северном склоне - 24,9 %.
В среднем по вариантам минерального питания продуктивность ячменя достоверно выше на склоне северной экспозиции в зернопаро-пропашном севообороте, на водораздельном плато - в зернотравянопропашном. Различия в продуктивности между изучаемыми севооборотами составили по 0,19 тыс. зерн. ед./га (при НСР05 - 0,13).
Наибольшая продуктивность озимой пшеницы независимо от рельефа достигнута в зернопаропропаш-ном севообороте, при этом на плато ее величина составила в среднем 4,13 тыс. зерн. ед./ га, на северном склоне - достоверно ниже (на 0,26 тыс. зерн. ед./га). Продуктивность культуры в зернотравяно-пропашном севообороте отмечена меньше на 9,3 % в условиях склона северной экспозиции и на 13,8 % -на водораздельном плато, по срав-«¡г нению с зернопаропропашным се-о вооборотом.
В среднем за годы влияние оди-^ нарных доз минеральных удобрений, г в сравнении с контролем, в изучае-| мых севооборотах на продуктивность ^ зеленой массы кукурузы в вариантах опыта было несущественным. ® Применение двойной дозы NPK Л достоверно повышало величину М показателя относительно контро-
ля: на склоне северной экспозиции в зернопаропропашном севообороте на 0,72 тыс. зерн. ед./ га., на водораздельном плато в зернопаропропашном севообороте на 0,60 тыс. зерн. ед./ га, в зернотравянопропашном -на 0,91 тыс. зерн. ед./га. В зернотравя-нопропашном севообороте на участке, расположенном на северном склоне, прибавка продуктивности кукурузы относительно контроля несущественна.
Продуктивность ячменя при внесении одинарныхдоз удобрений значимо возрастала, в сравнении с контролем, на склоне северной экспозиции в изучаемых севооборотах на 13,8 (зернопаропропашной) и 8,3 % (зер-нотравянопропашной), на водораздельном плато - в зернопаропро-пашном севообороте - на 6,0 %. Внесение двойных доз удобрений способствовало достоверному повышению продуктивности ячменя: в зер-нопаропропашном и зернотравяно-пропашном севооборотах на склоне северной экспозиции на 20,2 и 10,9 %, соответственно, на водораздельном плато - на 8,3 и 6,4 %.
Продуктивность озимой пшеницы существенно возрастала при внесении одинарных доз удобрений на склоне северной экспозиции в зернопаропропашном севообороте - на 32,8 %, в зернотравяно-пропашном - на 28,1 %, на водораздельном плато - на 16,7 и 19,8 % соответственно. При внесении двойных доз удобрений прибавки составили 39,5 и 39,0 % - в вариантах севооборотов на северном склоне, 20,8 и 24,0 % - при возделывании культур на плато.
Минеральные удобрения достоверно повышали сбор продукции в посевах многолетних трав при
внесении одинарной дозы удобрений на склоне северной экспозиции на 20,6 %, при внесении двойной дозы - на 24,6 %; на водораздельном плато при внесении двойной дозы -на 21,6 %, в сравнении с контролем.
В целом изучаемый фактор рельефа оказывал на продуктивность севооборотов статистически достоверное влияние на 5 %-ом уровне значимости. Различия в средней по вариантам опыта продуктивности севооборотов между склоном северной экспозиции и водораздельным плато составили 1,29 тыс. зерн. ед./га, с преимуществом водораздельного плато.
В среднем по фонам минерального питания продуктивность зер-нотравянопропашного севооборота за годы опыта существенно выше, по сравнению с зернопаропропаш-ным, как на склоне северной экспозиции (на 1,71 тыс. зерн. ед./га), так и на водораздельном плато (на 2,00 тыс. зерн. ед./га). Зернопаро-пропашной севооборот с чистым паром отличался более высокой продуктивностью возделываемых культур, но в среднем уступал зер-нотравянопропашному благодаря дополнительному сбору с посевов многолетних трав.
В среднем за годы опыта максимальный выход продукции в исследованиях зафиксирован на участках водораздельного плато: в зернопаропропашном севообороте - 11,36 тыс. зерн. ед./ га, в зернотравянопропашном -13,36 тыс. зерн. ед./га.
Применение минеральных удобрений значительно повышало продуктивность севооборотов относительно контроля: при внесении Ч40Р150К160 на склоне северной экспозиции в зернопаропропашном севообороте - на 26,8 %, в зерно-травянопропашном - на 21,8 %; на водораздельном плато прибавки меньше - на 10,1 % и 15,2 % соответственно; при использовании двойных доз NPK на склоне северной экспозиции в зернопаропропашном севообороте на 37,0 %, в зернотравянопропашном на 31,6 %; на водораздельном плато на 17,4 %, 23,0 % тыс. зерн. ед./га соответственно по севооборотам. Максимальную в опыте продуктивность наблюдали при размещении на водораздельном плато в зерно-травянопропашном севообороте в варианте внесения двойной дозы удобрений - 14,57 тыс. зерн. ед./га. На склоне северной экспозиции ее величина достоверно ниже -на 1,55 тыс. зерн. ед./га.
Независимо от исследуемых элементов рельефа в среднем за две ротации наиболее высокая годовая продуктивность в опыте отмечена в зернотравянопропашном севообороте - 11,85.14,57 тыс. зерн. ед./га. Наименьшую её величину наблюда-
15
14
13
1 12
11
10
= 9
__А
е "~~ " _____—а
/
У / ✓ и
N Р К
140 1?0 160
Дозы удобрений
1\Г Р К
280 300 320
Рис. 1. Продуктивность севооборотов в зависимости от элементов рельефа и доз удобрений (среднее за 2013—2020 гг., НСР05 по фактору А — 0,57; по фактору В — 0,57; по фактору С — 0,70), тыс. зерн. ед./га.:
- □--склон северной экспозиции, зернопаропропашной севооборот;
—▲— — склон северной экспозиции, зернотравянопропашной севооборот;
- □--водораздельное плато зернопаропропашной севооборот;
—▲— — водораздельное плато зернотравянопропашной севооборот.
ли в зернопаропропашном севообороте на склоне северной экспозиции - 8,2.11,23 тыс. зерн. ед./га. При этом продуктивность всех исследуемых севооборотов с увеличением доз удобрений возрастала относительно контроля: на склоне северной экспозиции на 31,6.37,0 %, на водораздельном плато - на 17,4.23,0 %.
В севооборотах на склоне северной экспозиции и в зернотравяно-пропашном севообороте на плато продуктивность возрастала по выпуклой параболической кривой. Её рост в зернопаропропашном севообороте на плато имел примерно линейный характер (рис. 1).
Комплексную оценку влияния элементов рельефа и доз удобрений на продуктивность севооборотов выполнили цифровым методом, для чего построили аппроксимирующие уравнения при R2=1:
П1=8,2+2,89Х-0,69Х2, П2=9,89+2,76Х-0,59Х2, Пз=10,41+1,19Х-0,15Х2, П4=11,85+2,24Х-0,44Х2,
(1)
где П - продуктивность севооборотов: зернопаропропашного (П1) и зернотравянопропашного (П2) на склоне северной экспозиции; зернопаропропашного (П3) и зерно-
Элемент рельефа (фактор А)
5. Агрохимические показатели пахотного слоя почвы (в среднем за 2013-2020 гг._
Севооборот (фактор В)
Склон северной экспозиции
Минеральные удобрения (фактор С)
Гумус,
%
РНк
N ,
щел.'
мг/100 г
мг/100 г
К20, мг/100 г
зернопаро-пропашной
зернотравя-но-пропаш-ной
Средняя
Водораз- зернопаро-дельное пропашной плато
зернотравя-но-пропаш-ной
Средняя НСР05 фактор А фактор В
фактор С_
контроль N Р К
140 150 160
N Р К
280 300 320
средняя контроль N Р К
140 150 160
N Р К
280 300 320
средняя
контроль N Р К
140 150 160
N Р К
280 300 320
средняя контроль N Р К
140 150 160
N Р К
280 300 320
средняя
5,04 5,01 5,08 5,04 5,16 5,36 5,43 5,32 5,18 5,15 5,29 5,43
5.29
5.30 5,38 5,56 5,41 5,35 0,20 0,20 0,24
5,40 5,27 5,31
5.33
5.50 5,31 5,20
5.34 5,34 5,73 5,61 5,39
5.58 5,71
5.51 5,57 5,60
5.59
^ < ^5
16.17 16,58
16.49
16.41 17,29
17.18 17,79
17.42 16,92
16.50 17,03 17,44 16,99 17,68 17,78 17,88 17,78 17,39 0,69 0,69 0,85
14,36 16,07 15,04 15,16 13,66 12,31
16.24 14,07
14.62
16.63 17,57 20,54
18.25 21,76 21,40 22,79 21,98 20,12 4,20 4,20 5,14
10,23 10,91 11,57 10,90 10,13 10,07 10,13 10,11 10,51 12,50 11,10 12,87 12,16 11,64 11,66 13,46 12,25 12,21 ^ < ^5
травянопропашного (П4) - на водораздельном плато, тыс. зерн. ед./га; Х - дозы удобрений в кодовой форме: 0 - без удобрения, 1 - одинарная доза, 2 - двойная доза.
Динамику изменения продуктивности с ростом доз удобрений можно оценить по величине и знаку второй производной продуктивности (1) по дозе удобрения Х:
д2Х' дП-
—1,18; —0,3;
(2)
Вторая производная имеет отрицательную величину, что свидетельствует о снижающейся прибавке продуктивности севооборотов с ростом дозы удобрений. Наибольшее снижение прибавки присуще зернопаропропашному севообороту на склоне северной экспозиции (коэффициент -1,38), наименьшее -зернопаропропашному севообороту на водораздельном плато (коэффициент - 0,3).
В среднем за годы исследований окупаемость минеральных удобрений выше в вариантах одинарных доз ^140Р150К160) На склоне северной экспозиции она варьировала в севооборотах в пределах 4,8.4,9 зерн. ед. на 1 кг NPK. На водораздельном плато окупаемость более низкая: в зернопаропропашном севообороте - 2,3; в зернотравянопропаш-ном - 4,0 зерн. ед. на 1 кг NPK. Применение двойных доз минеральных удобрений в севооборотах способствовала уменьшению их окупаемости до уровня 2,0.3,5 зерн. ед. на 1 кг NPK.
Основной показатель плодородия почвы сельскохозяйственного использования - наличие в ней гумуса, на содержание которого, кроме природных, оказывают значимое влияние антропогенные факторы,такие как структура посевных площадей, внесение или отсутствие органических и минеральных удобрений.
На склоне северной экспозиции содержание гумуса за 2013-2020 гг. исследований составило в среднем 5,18 %, на водораздельном плато -5,35 % (табл. 5).
Для севооборотов на водораздельном плато и зернотравянопро-пашного севооборота на склоне характерно линейное возрастание содержания гумуса с увеличением дозы удобрения (рис. 2). У зер-нопаропропашного севооборота на склоне количество гумуса с ростом дозы удобрения изменяется
и
ф
з
ь
ф
д
ф ь
Ф
М О м -ь
Рис. 2. Содержание гумуса в почве в зависимости от элементов рельефа,
севооборотов и доз удобрений, %: - □--склон северной экспозиции,
зернопаропропашной севооборот; —▲— — склон северной экспозиции,
зернотравянопропашной севооборот; - □--водораздельное плато
зернопаропропашной севооборот; —▲— — водораздельное плато
зернотравянопропашной севооборот.
по вогнутой параболической зависимости, параметры которой определены цифровым анализом.
В зернотравянопропашном севообороте содержание гумуса более высокое: на склоне северной экспозиции в среднем 5,32 %, на водораздельном плато 5,41 %, по сравнению с зернопаропропашным севооборотом, где оно составило 5,04 и 5,29 % соответственно. Влияние севооборотов на содержание гумуса на склоне северной экспозиции существенное (НСР05=0,20 %), различие между ними составило в среднем 0,28 % в пользу зерно-травянопропашного севооборота. Внесение двойных доз удобрений в зернотравянопропашных севооборотах водораздельного плато и склона северной экспозиции обеспечивало достоверные различия (0,26.0,27 %) по содержанию гумуса, в сравнении с вариантами без удобрений, а также в зернопаропро-пашном севообороте водораздельного плато (0,28 %).
Для цифрового анализа приведены аппроксимирующие уравнения зависимостей содержания гумуса в почве от элементов рельефа, севооборотов и доз удобрений:
Г1=5,04-0,08Х+0,05Х2 Rz=1, Г2=5,18+0,14Х R2=0,95,
Гз=5,15+0,14Х R2=1,
Гз=5,28+0,13Х R2=0,95,
(3)
«ï см о см
о
s
ф
и
ф
2
о m
в почве в исследуемых вариантах. Наибольшая величина его роста (коэффициент +0,14 при дозе удобрений) отмечена в зернотравяно-пропашном севообороте на склоне северной экспозиции и зернопаро-пропашном - на водораздельном плато.
Для определения экстремального значения функции Г1=Г1(Х) вычислили первую производную содержания гумуса по дозе удобрения:
Решением приведенного уравнения служит Х=0,8 или в раскодированном виде X=N112P120K128.
В результате решения уравнения (3) для Г, путем подстановки переменной Х=0,8 вычислили минимальное содержание гумуса Г,=5,01 %. Следовательно, при увеличении дозы удобрений Х от 0
д° 0,8^N140P150K160=N112P120K128 содержание гумуса в зернопаропропашном севообороте незначительно уменьшилось от 5,04 до 5,01 %. Дальнейший рост Х до N280P300K320 сопровождался увеличением его количества до 5,08 %.
Влияние изучаемых факторов на рНКС| и содержание подвижного калия несущественно. Обеспеченность почвы щёлочногидролизуемым азо-
том не носила чёткой зависимости от факторов «элемент рельефа» и «минеральные удобрения». Отмечен значимый рост на 1,01 мг/100 г почвы содержания щелочноги-дролизуемого азота в зернотра-вянопропашном севообороте северного склона и на 0,79 мг/ 100 г почвы на водораздельном плато (при НСР05=0,69 мг/100 г), по сравнению с зернопаропропашным. Средняя концентрация щёлочногидролизу-емого азота в слое почвы 0.20 см соответствовала среднему уровню обеспеченности. Достоверное влияние на содержание подвижных форм фосфора в пахотном слое почвы оказывал фактор «элемент рельефа». Различия по величине этого показателя между склоном северной экспозиции и водораздельным плато составили 5,50 мг/100 г (при НСР05- 4,20).
Степень корреляционной связи продуктивности севооборотов с элементами рельефа (r=0,47), севооборотами (r=0,56) и минеральными удобрениями (r =0,66) характеризуется как средняя положительная (табл. 6).
Корреляционный анализ свидетельствует о сильной зависимости продуктивности севооборотов от содержания гумуса в пахотном слое почвы и щелочногидролизуемого азота (r = 0,88 и 0,84), средней - от количества в почве подвижных форм фосфора и калия (r = 0,65 и 0,48), и слабой - от pHKCl. Отмечена сильная степень связи pHKC|, содержания фосфора и калия с фактором «элемент рельефа», N щелочногидролизуемого - с фактором «севооборот».
Корреляционная связь содержания гумуса с изучаемыми факторами средняя положительная; pHKC| с уровнем удобренности - средняя отрицательная; количества N ще-лочногидролизуемого с факторами «элемент рельефа» и «удобрения» -средняя положительная; подвижного фосфора - с севооборотом и удобрениями - слабая; подвижного калия с севооборотом слабая отрицательная, с удобрениями - средняя положительная.
Таким образом, фактор рельефа оказывал статистически достоверное влияние на продуктивность севооборотов. Преимущество во-
6. Коэффициент корреляции продуктивности севооборотов с изучаемыми
где Г - содержание гумуса в почве: в зернопаропропашном (Г1) и зернотравянопропашном (Г2) севооборотах на склоне северной! экспозиции; в зернопаропропашном (Г3) и зернотравянопропашном (Г4) на водораздельном плато.
Уравнения (3) свидетельствуют о позитивном влиянии минеральных удобрений на содержание гумуса
Показатель Элемент рельефа (фактор А) Севооборот (фактор В) Минеральные удобрения (фактор С) Продуктивность, тыс. зерн. ед./га
Продуктивность, тыс. зерн. ед./га 0,47 0,56 0,66 -
Общий гумус, % 0,51 0,59 0,52 0,88
pHKCi N, мг/100 г 0,77 0,04 -0,53 0,03
0,41 0,79 0,35 0,84
P2O5, мг/100 г 0,83 0,20 0,25 0,65
K2O, мг/100 г 0,77 -0,15 0,33 0,48
дораздельного плато перед склоном северной экспозиции составили в среднем 10,4 %. Независимо от рельефа продуктивность зер-нотравянопропашного севооборота была существенно выше (на 1,71.2,0 тыс. зерн. ед./га), чем зернопаропропашного. Севооборот с чистым паром отличался более высокой продуктивностью возделываемых культур, но в среднем за годы опыта уступал зернотравянопро-пашному благодаря дополнительному сбору зеленой массы в посевах многолетних трав.
Применение минеральных удобрений способствовало существенному росту продуктивности севооборотов, относительно варианта без удобрений: при использовании одинарных доз на склоне северной экспозиции в зернопаропропаш-ном севообороте - на 26,8 %, в зер-нотравянопропашном - на 21,8 %; на водораздельном плато - 10,1 % и 15,2 % соответственно; в вариантах с внесением двойных доз на склоне северной экспозиции -на 37,0 % и 31,6 %; на водораздельном плато - на 17,4 % и 23,0 %.
В среднем за годы исследований максимальная в опыте продуктивность достигнута на водораздельном плато в зернотравя-нопропашном севообороте при внесении двойной дозы удобрений -14,57 тыс. зерн. ед./ га. На склоне северной экспозиции величина этого показателя в аналогичном варианте была достоверно ниже -13,02 тыс. зерн. ед./ га. Наибольшую окупаемость минеральных удобрений наблюдали при внесении одинарных доз (^40Р150К160): на склоне северной экспозиции - 4,8.4,9 зерн. ед. на 1 кг NPK, на водораздельном плато -2,3.4,0 зерн. ед. на 1 кг NPK.
Минеральные удобрения способствовали росту содержания гумуса и щёлочногидролизуемого азота в почве в зернотравянопропашном севообороте на исследуемых элементах рельефа. Фактор «элемент рельефа» оказывал достоверное влияние на содержание подвижных форм фосфора в пахотном слое почвы. Результаты корреляционного анализа свидетельствуют о сильной зависимости продуктивности севооборотов от количества гумуса и щелочногидролизуемого азота в пахотном слое почвы, и средней - от содержания подвижных форм фосфора и калия.
Литература
1. Полухин А. А., Зубарева К. Ю. Развитие органического земледелия в Российской Федерации и рентабельность производства органической сои // Достижения науки и техники АПК. 2023. Т. 37.
№ 6. С. 44-49. doi: 10.53859/02352451_20 23_37_6_44.
2. Microbiological Indicators of Soil Ecological Functions: A Review / D. A. Nikitin, M. V. Semenov, T. I. Chernov, et al. // Eurasian Soil Science. 2022. Vol. 55. No. 2. P. 221-234. doi: 10.1134/S1064229322020090.
3. Skamarokhova, A. S. Svistunov A. A., Yurin D. A. New biofertilizer based on sapropel as a growth regulator in the germination of winter vetch seeds // IOP Conference Series: Earth and Environmental Science. 2022. URL: https://iopscience.iop.org/artic le/10.1088/1755-1315/1045/1/012026 (дата обращения: 24.01.2024).
4. Comparative efficiency of organic, mineral and organo-mineral fertilizer on soil properties and crops / G. Merzlaya, R. A. Afanasyev, M. Mukhina, et al. // Research on Crops. 2021. Vol. 22. No. 4. P. 841-848. doi: 10.31830/2348-7542.20 21.139.
5. Хакимов Р. А. Влияние предшественников и минеральных удобрений на урожайность и качество зерна озимой пшеницы // Достижения науки и техники АПК. 2021. Т. 35. № 12. С. 16-22. doi: 10.53 859/02352451_2021_35_12_16.
6. Семинченко Е. В. Влияние предшественников и приемов биологизации на продуктивность севооборотов в условиях Нижнего Поволжья // Земледелие.
2021. № 1. С. 7-10. doi: 10.24411/0044-39 13-2021-10102.
7. Продуктивность севооборотов с различным насыщением клевером в зависимости от фона питания / П. А. Постников, Ф. А. Бородулина, О. В. Васина и др. // Земледелие. 2022. № 2. С. 15-18. doi:10.24412 /0044-3913-2022-2-15-18.
8. Качмар О. И., Вавринович О. В., Щер-ба М. М. Продуктивность короткоротаци-онных севооборотов в зависимости отсистем удобрения // Вестник Белорусской государственной сельскохозяйственной академии. 2019. № 2. С. 88-93.
9. Оптимизация технологических операций при возделывании полевых культур в засушливых условиях Поволжья / О. И. Горянин, Б. Ж. Джангабаев, Е. В. Щербинина и др. // Российская сельскохозяйственная наука. 2023. № 5. С. 34-38.
10. Плаксина В. С., Асташов А. Н. Продуктивность кормовых культур в корот-коротационных севооборотах в условиях Нижнего Поволжья // Нива Поволжья.
2022. № 4(64). С. 1002. doi: 10.36461/ NP.2022.64.4.004.
11. Чуян Н. А., Масютенко Н. П., Бре-скина Г. М. Влияние агробиотехнологии на продуктивность зернового севооборота // Вестник российской сельскохозяйственной науки. 2022. № 4. С. 68-73. doi: 10.31857/2500-2082/2022/4/68-73.
12. Fixed nitrogen in agriculture and its role in agrocenoses / S. Tanchyk, D. Litvinov, O. Pavlov, et al. // Agronomy Research. 2021. Vol. 19. No. 2. P. 601-611. doi: 10.15159/ AR.21.086.
13. Агротехнологический потенциал управления органическим углеродом чернозёмов обыкновенных в зернопаро-
пропашном севообороте / И. Т. Хусниев,
B. А. Романенков, С. В. Пасько и др. // Российская сельскохозяйственная наука. 2022. № 3. С. 38-44.
14. The role of nutrients in the formation of yield and grain quality of winter wheat / V. Lykhochvor, P. Gnativ, O. Andrushko, et al. // Bulgarian Journal of Agricultural Science. 2022. Vol. 2(8). No. 1. P. 103-109.
15. Influence of bio-humus on soil fertility, productivity and environmental safety of spring wheat grain / L. G. Muhamedyarova, M. A. Derkho, G. V. Meshcheriakova, et al. // Agronomy Research. 2020. Vol. 18. No. 2. P. 483-493. doi: 10.15159/AR.20.152.
16. Рабинович Г. Ю., Трешкин И. А. Влияние органических компостов на продуктивность звена севооборота и их окупаемость прибавкой урожая // Вестник Российской сельскохозяйственной науки. 2021. № 3. С. 61-65. doi: 10.30850/ vrsn/2021/3/61-65.
17. Agroecological assessment of agricultural soils fertility in the Iglinsky region, the Russian Federation / A. Kiseleva, I. G. Asylbaev, A. Khasanov, et al. // Journal of Water and Land Development. 2022. Vol. 55. P. 200-205. doi: 10.24425/jwld.2022.142322.
18. Роль органических удобрений (соломы, сидератов, пожнивно-корневых остатков) в воспроизводстве и сохранении гумуса в почве / А. Х. Куликова, Е. А. Яшин, Е. А. Черкасов и др. // Вестник Ульяновской государственной сельскохозяйственной академии. 2022. № 4(60).
C. 53-58.
19. Сабитов М. М.Влияние обработки почвы и удобрений на урожайность яровой пшеницы в условиях лесостепи Среднего Поволжья // Вестник Казанского государственного аграрного университета. 2023. Т. 18. № 4(72). С. 38-45.
20. Влияние органической, органоми-неральной и минеральной систем удобрения на свойства почвы и урожайность озимой пшеницы в Среднем Поволжье / А. Х. Куликова, Е. А. Яшин, А. Е. Яшин и др. // Агрохимия. 2022. № 2. С. 13-21. doi: 10.31857/S0002188122020089.
21. Урожайность и качество зерна озимой пшеницы при минимизации приемов агротехники в условиях ЦЧР / И. И. Гуреев, А. В. Гостев, Л. Б. Нитченко и др. // Зерновое хозяйство России. 2023. Т. 15. № 4. С. 91-101. doi: 10.31367/2079-8725-2023 -87-4-91-101.
Productivity of crop rotations depending on doses of fertilizers on various landscape w
elements of the Central | Black Earth region е
I. I. Gureev, A. V. Gostev, s
L. B. Nitchenko, V. A. Lukyanov, z S. V. Khlupina,I. A. Prushcik
Federal Agricultural Kursk Research M Center, ul. Karla Marksa, 70 b, Kursk, о
305021, Russian Federation 4
CM
о
CM
Ф s
Ш
Ш ^
5
Ш
CO
Abstract. The research aimed to assess the effect of doses of mineral fertilizers on the productivity of crop rotations and agrochemical indicators of soil on various elements of the landscape of the Central Black Earth region to optimise agricultural technologies to produce agricultural crops. The work was carried out in 2013-2020 on typical medium loamy chernozem with a humus content of 6.5-6.6 % (GOST 26213-91). The following factors were studied in the experiment: landscape element - a slope of northern exposure and a watershed plateau; type of crop rotation - grain-fallow, grain-grass-row; doses of mineral fertilizers per 1 hectare of crop rotation area - without fertilizers;
N140P150K160; N280P300K320. On aVerage, oVer
the years of the research, the differences in the productivity of crop rotations between the northern slope and the watershed plateau amounted to 1.29 tons of grain units/ ha with an advantage when cultivating crops on the plateau. The productivity of grain-grass-row crop rotation, compared to grain-fallow crop rotation, on the slope of northern exposure was higher by 1.71 tons of grain units/ha, on the watershed plateau - by 2.0 tons of grain units/ha. The use of single doses of mineral fertilizers on a slope of northern exposure in grain-fallow crop rotation increased the value of this indicator, relative to the option without fertilizers, by 26.8 %, in grain-grass-row-crop rotation - by 21.8 %; on the watershed plateau - 10.1 and 15.2 %, respectively; in double doses on the northern slope - by 37.0 and 31.6 %, on the plateau - by 17.4 and 23.0 %. In the grain-grass-row crop rotation, regardless of the landscape element, the application of double doses of fertilizers provided a significant increase in the humus content, relative to the option without their use, by 0.26-0.27 %. The payback of mineral fertilizers by manufactured products in crop rotations when using single doses of Nt40PtS0Kt60 was higher compared to double doses, on average on a slope of northern exposure - by 28.8 %, on a watershed plateau - by 19 %.
Key words: landscape elements; crop rotations; mineral fertilizers; productivity of crop rotations; payback of fertilizers; agro-chemical soil indicators.
Author Details: I. I. Gureev, D. Sc. (Techn.), head of laboratory (e-mail: gu-reev06@mail.ru); A. V. Gostev, D. Sc. (Agr.), leading research fellow (e-mail: gostev@ kurskfarc.ru); L. B. Nitchenko, Cand. Sc. (Agr.), senior research fellow (e-mail: nitch-enko58@yandex.ru); V. A. Lukyanov, Cand. Sc. (Biol.), senior research fellow (e-mail: lukyanov27@mail.ru); S. V. Khlupina, Cand. Sc. (Agr.), senior research fellow (e-mail: sveta46agro@yandex.ru); I. A. Pruschik, research fellow (e-mail: kursk.iva@inbox.ru).
For citation: Gureev II, Gostev AV, Nitchenko LB, et al. [Productivity of crop rotations depending on doses of fertilizers on various landscape elements of the Central Black Earth region]. Zemledelie. 2024;(1):4-10. Russian. doi: 10.24412/0044-3913-2024-1-4-10. ■
doi: 10.24412/0044-3913-2024-1-10-15 УДК 632.51:631.582(470.2)
Засоренность зернотравяно-пропашного севооборота на Северо-Западе России
A. М. ШПАНЕВ12, доктор биологических наук, зав.лабораторией (e-mail: ashpanev@mail.ru)
B. В. СМУК12, кандидат сельскохозяйственных наук, старший научный сотрудник (e-mail: vvsmuk@mail.ru) Агрофизический научно-исследовательский институт, Гражданский просп., 14, Санкт-Петербург, 195220, Российская Федерация 2Всероссийский научно-исследовательский институт защиты растений,
ш. Подбельского, 3, Пушкин, Санкт-Петербург, 196608, Российская Федерация
Исследование проводили с целью изучения особенностей засоренности типового зернотравяно-пропашного севооборота в почвенно-климатических условиях Северо-Западного региона РФ. Работу осуществляли в 2012-2018 гг. с использованием методики постоянных учетных площадок. Определяли количество произрастающих видов сорняков, их численность, проективное покрытие и фи-томассу в начальный и заключительный периоды развития культурных растений. Исследования проводили в следующем севообороте: люпин узколистный (си-деральный пар), озимая рожь, яровой ячмень с подсевом многолетних трав (клевер красный и тимофеевка луговая), многолетние травы 1 и 2 годов пользования, картофель, яровой рапс. В среднем за годы опыта выявлен разнообразный видовой состав (55 видов, 8 видов/м2), высокая численность (220 экз./м2) и надземная масса (185,2 г/м2) сорной растительности. Более разнообразный видовой состав наблюдали в посадках картофеля (55 видов, 17видов/м2). Наименьшее количество видов(35...44, 3 вида/м2), а также густота (95.108 экз./м2) и фитомасса (50,8. 54,8 г/м2) сорных растений, отмече -ны на полях многолетних трав. Их двухлетнее возделывание способствовало снижению засоренности полей малолетними видами, относительно предшественника (ячмень), в 3,5 раза и увеличению засоренности многолетними в 2,6 раз, в особенно -сти пыреем ползучим - в 7,8 раз. Наиболее засоренными были посевы ячменя ярового и люпина узколистного, в которых насчитывали 457 и 324 экз./м2 сорных растений. На площади зернотравяно-пропашного севооборота массовыми оказались 8 видов (марь белая, фиалка полевая, пикуль-
ники, дымянка аптечная, торица полевая, пастушья сумка обыкновенная, пырей ползучий, ромашка непахучая), обычными - 11, редкими - 36 видов. С учетом выявленных особенностей и закономерностей засоренности агроценозов в многолетнем аспекте гербицидная обработка ежегодно востребована в посадках картофеля, часто - в посевах ячменя и рапса, в редких случаях - при возделывании ржи озимой.
Ключевые слова: севооборот, сорные растения, постоянные учетные площадки, видовой состав, видовое обилие, структура засоренности, индекс попарного видового сходства, коэффициент общности удельного обилия.
Для цитирования: Шпанев А. М., СмукВ. В. Засоренность зернотравяно-пропашного севооборота на Северо-Западе России // Земледелие. 2024. № 1. С. 10-15. бо: 10.24412/0044-3913-2024-1-10-15.
Изучение засоренности севооборотов для разработки прогноза распространения наиболее вредоносных видов сорных растений и эффективного контроля их численности нашло довольно полное отражение в отечественной литературе [1, 2, 3]. По литературным данным засоренность разного типа севооборотов имеет свои особенности, которые определяются составом и долевым участием возделываемых культур. Так, наибольшее количество сорных растений в начале и конце вегетации отмечено в зернотравяно-пропашном севообороте, а самое низкое - в зернотравяном, тогда как зернопаропропашной севооборот занимал промежуточное положение [4]. В зернотравяно-пропашном севообороте фиксировалась более высокая численность всех биологических групп однолетних сорняков, а также корнеотпрысковых и клубневых. В зер-нотравяном севообороте оказалась выше засоренность многолетними сорняками, тогда как в зернопаропро-пашном севообороте возрастала доля малолетних сорняков, а содержание многолетников было наименьшим. По другим данным, в порядке снижения засоренности располагались зерновой, плодосменный и зернотравяно-пропашной севообороты [5]. При этом наибольшая засоренность малолетними сорняками наблюдалась в зерновом севообороте, наименьшая - в зернотравяно-пропашном, многолетниками - в плодосменном [6]. В пропашных севооборотах бла-
