CC BY
21УДК 633.1 : 633.2 : 631.8 : 631.582 : 633.63 http//doi.org/10.24411/2413-5518-2020-10304
Урожайность зерновых культур и трав при последействии удобрений в зерносвекловичном севообороте в ЦЧР
О.А. МИНАКОВА, д-р с/х. наук (e-mail: olalmin2@rambler)
Л.В. АЛЕКСАНДРОВА, научн. сотрудник (e-mail: [email protected]) Т.Н. ПОДВИГИНА, мл. научн. сотрудник (e-mail: [email protected])
ФГБНУ «Всероссийский научно-исследовательский институт сахарной свёклы и сахара имени А.Л. Мазлумова»
Введение
Основная масса внесённых удобрений, примерно 80 % от общего их количества, служит для питания растений сахарной свёклы в течение всего периода вегетации начиная с фазы 3—4 пар листьев [8]. Удобрения, внесённые под сахарную свёклу в дозах
—150^^120—150^^90—150, в 3наЧителЬной
степени повышают урожайность культуры [6].
Питательные элементы удобрений не полностью усваиваются культурой в первый год. Так, за один год из минеральных удобрений потребляется 20 % фосфора, 80 % калия и 70 % азота, а последействие навоза на глинистых почвах продолжается 7 лет и более [4]. Последействие фосфорных удобрений выражено наиболее значительно по сравнению с другими элементами [5]. Практически весь фосфор удобрений остаётся в самых подвижных, доступных растениям 1-4-й группах минеральных фосфатов [7]. Высокая поглощающая способность почв увеличивает продолжительность последействия удобрений [1]. Вследствие подвижности нитратных форм азота и их подтягивания в корнеобитаемый слой из нижележащих горизонтов на второй год действия удобрений отмечается усвоение культурами достаточно большого количества N-N03". Неиспользованные запасы удо-
брений повышают урожайность сельскохозяйственных культур, эффективность зависит от их биологии [1]. Органические удобрения также имеют длительное последействие, поскольку содержат элементы питания в связанной форме и постепенно высвобождают их при разложении. Повышенное содержание NPK в органике увеличивает её последействие [2].
Цель исследований — изучить динамику урожайности зерновых культур и клевера от 1-й к 9-й ротации при применении удобрений и навоза в зерносвекловичном севообороте лесостепи ЦЧР.
Задачи исследований:
— установить влияние последействия удобрений на урожайность зерновых культур и трав при их краткосрочном и длительном применении;
— определить динамику изменения экономической и энергетической эффективности применения удобрений в севообороте от 1-й к 9-й ротации;
— выявить оптимальные дозы удобрений в севообороте для получения в последействии максимальных урожаев зерновых культур и трав.
Ход исследований
Стационарный опыт по изучению влияния удобрений (год закладки — 1936, продолжается и в настоящее время) представляет
собой девятипольный зернопро-пашной севооборот со следующим чередованием культур: чёрный пар — озимая пшеница — сахарная свёкла — ячмень с подсевом клевера — клевер 1-го года использования — озимая пшеница — сахарная свёкла — однолетние травы (горох + овёс) — овёс. 1-я ротация севооборота была в 1936—1945 гг., 9-я — в 2009—2017 гг. Минеральные удобрения вносились только под сахарную свёклу, навоз — в чёрном пару, зерновые культуры и травы использовали последействие удобрений, кроме озимой пшеницы в чёрном пару, где культура испытывала прямое действие навоза. В 1-2-й ротациях севооборота вместо однолетних трав возделы-вался горох на зерно.
Опыт расположен в зоне лесостепи с неустойчивым увлажнением, гидротермический коэффициент увлажнения по Селянинову равен 0,9—1,3. Почва опытного участка — чернозём выщелоченный тяжелосуглинистый.
Изучалось влияние последействия удобрений на урожайность трав в вариантах ^5Р45К45 + + 25 т/га навоза, ^Р^К^ + 25 т/га навоза, ^35Р135К135 + 25 т/га навоза, ^5Р45К45 + 50 т/га навоза и в контроле (без удобрений). Определение урожайности зерновых культур, гороха и трав производили методом пробных площадок, посевная площадь делянки
162 м2, учётная — 40,5 м2 — для зерновых, 4 м2 — для однолетних трав и клевера.
Установлено, что в 1-й ротации уровень урожайности, т/га, составил: зерна озимой пшеницы в звене с чёрным паром — 2,44—2,88; в звене с клевером — 1,48—1,85; ячменя — 1,59—1,84; гороха — 1,88-2,11; овса - 1,80-2,07; клевера — 9,33-11,8 (табл. 1). Последействие минеральных удобрений на этих культурах проявилось следующим образом: урожайность озимой пшеницы в звене с клевером возросла на 12,8-25,0 %, ячменя - на 7,55-17,0, гороха -на 9,04-12,2, овса - на 7,2215,0, клевера - на 11,5-26,5 %, а прямое действие навоза повышало урожайность озимой пшеницы в звене с чёрным паром на 15,6-18,0 %. Все изученные дозы оказали примерно одинаковое влияние на урожайность зерна овса. Наибольшее последействие на урожайность вышеупомянутых культур проявила система М135Р135К135 + + 25 т/га навоза, а также М90Р90К90 + 25 т/га навоза (кроме клевера), доза М45Р45К45 + 50 т/га навоза оказала значительное влияние на урожайность озимой пшеницы в звене с чёрным паром, гороха и клевера. Эта же доза минимально влияла на урожайность озимой пшеницы в звене с клевером и овса, а М45Р45К45 + 25 т/га навоза - на урожайность ячменя и клевера.
Уровень урожайности в 9-й ротации, т/га, составил: зерна озимой пшеницы 2,67-3,73; озимой пшеницы в звене с клевером - 2,273,04; ячменя - 1,66-2,49; овса -1,47-2,04; зелёной массы клевера - 16,4-20,4; однолетних трав -14,1-20,7 (табл. 2). Увеличение относительно контроля составило 13,9-39,7, 11,9-33,9, 21,1-50,5, 24,5-38,8, 19,5-24,4 и 31,2-46,8 % соответственно. Наибольшее повышение урожайности всех изученных культур обеспечивало
применение системы М135Р135К135+ + 25 т/га навоза, а озимой пшеницы в звене с клевером, однолетних трав и клевера - также и М90Р90К90 + 25 т/га навоза. Система М45Р45К45 + + 25 т/га навоза оказала наименьшее влияние на урожайность всех культур, М45Р45К45 + 50 т/га навоза - овса, клевера, озимой пшеницы в клеверном звене.
От 1-й к 9-й ротации произошло повышение урожайности большинства изучаемых культур как в контроле, так и при последействии удобрений. В варианте без удобрений было отмечено наибольшее увеличение урожайности озимой пшеницы в звене с клевером (на 53,4 %) и зелёной массы клевера (на 75,8 %), что, возможно, связано с более благоприятными погодными условиями вегетационного периода культур в 9-й ротации, значительно повлиявшими на урожайность клевера, что повлекло за собой и увеличение
урожайности озимой пшеницы -следующей за клевером культуры. В контроле также произошло повышение на 7,30 % урожайности озимой пшеницы в звене с паром и на 4,40 % - урожайности ячменя, вероятно, вследствие возделывания современных более высокопродуктивных сортов культур, притом что почва этих вариантов претерпевает снижение плодородия [3]. Отмечалось снижение на 18,3 % урожайности овса, что, возможно, объясняется общим снижением плодородия почвы под культурой, удалённой на 3 года от внесения минеральных удобрений и на 8 лет - от внесения навоза. С течением времени увеличивается эффективность последействия удобрений, что отражается в повышении урожайности зерна озимой пшеницы в звене с чёрным паром на 7,8-29,5 %, озимой пшеницы в звене с клевером - на 46,0-64,3, ячменя - на 17,5-28,0, клевера - на
Таблица 1. Урожайность зерновых, гороха и трав в 1-й ротации, т/га
Вариант Озимая пшеница, звено с паром Озимая пшеница, звено с клевером Ячмень Горох Клевер Овёс
Контроль 2,44 1,48 1,59 1,88 9,33 1,80
М45Р45К45 + 25 т/га навоза 2,82 1,74 1,64 2,07 10,4 1,93
М^Р^К^ + 25 т/га навоза 2,84 1,79 1,86 2,11 11,2 2,01
М135Р135К135 + 25 т/га навоза 2,88 1,85 1,84 2,07 11,8 2,07
М45Р45К45 + 50 т/га навоза 2,86 1,67 1,71 2,05 11,6 1,65
НСР05 0,20 0,11 0,11 0,12 0,75 0,13
Таблица 2. Урожайность зерновых и трав в 9-й ротации, т/га
Вариант Озимая пшеница, звено с паром Озимая пшеница, звено с клевером Ячмень Клевер Овёс Травосмесь горох + + овёс
Контроль 2,67 2,27 1,66 16,4 1,47 14,1
М45Р45К45 + 25 т/га навоза 3,04 2,54 2,10 19,6 1,83 18,5
М^Р^К^ + 25 т/га навоза 3,44 2,91 2,26 20,4 1,89 20,1
М135Р135К135 + 25 т/га навоза 3,73 3,04 2,49 20,0 2,04 20,7
М-Р.-К,- + 50 т/га навоза 45 45 45 1 3,20 2,58 2,01 19,2 1,89 19,9
НСР05 0,30 0,19 0,14 1,3 0,14 1,1
65,5—88,5 %; но сказалось на снижении урожайности овса на 5,18— 5,97, кроме варианта ^5Р45К45 + + 50 т/га навоза, где отмечено повышение на 14,5 %. За вычетом сортосмены увеличение урожайности ячменя от 1-й к 9-й ротации составило 13,1—30,9 %, озимой пшеницы в звене с чёрным паром — 4,60—22,2, клевера — 3,0— 12,7, озимой пшеницы в звене с клевером - 9,20-10,9 %.
Для оценки эффекта удобрений во времени рассчитывали сбор кормовых единиц гороха во 2-й ротации и сравнивали её с аналогичным показателем однолетних трав в 9-й ротации. Сбор кормовых единиц урожаем гороха при последействии удобрений составил 2,85-2,94 т/га к. е. (табл. 3), относительно контроля (2,57 т/га к. е.) он возрос на 10,9-14,4 %, более всего - в вариантах с ^0Р90К90 + + 25 т/га навоза и ^35Р135К135 + + 25 т/га навоза, что свидетельствует о наибольшем влиянии на данный показатель последействия высоких доз минеральных удобрений в сочетании с навозом.
Смесь «горох + овёс» в 9-й ротации имела сбор кормовых единиц от 2,54 т/га в контроле до 3,473,67 т/га при последействии удобрений, максимальной она была в варианте ^5Р45К45 + 50 т/га навоза. Кормовая ценность культуры, следующей после сахарной
Таблица 3. Кормовая ценность гороха (2-я ротация) и однолетних трав (9-я ротация), т/га к. е.
Вариант Горох Однолетние травы
Без удобрений 2,57 2,54
^Р45К45 + 25 т/га навоза 2,85 3,47
N91^90-^0 + 25 т/га навоза 2,94 3,67
ад35К135 + 25 т/га навоза 2,91 3,60
N^5^ + 50 т/га навоза 2,88 3,78
свёклы, в контроле во времени достоверно не изменялась (снижение на 1,17 %), в варианте с ^5Р45К45+ 25 т/га навоза отмечено увеличение на 21,7 %, ^0Р90К90 + 25 т/га навоза - на 24,8 %, ^5Р135К135 + 25 т/га навоза - на 23,7 %, ^5Р45К45+ 50 т/га навоза - на 31,2 %, что указывало о наибольшем влиянии на данный показатель последействия низкой дозы минеральных удобрений в сочетании с 50 т/га навоза в пару.
Рентабельность дополнительных затрат в 1-й ротации составила 51-69 %, что свидетельствовало о том, что затраты не покрывались прибылью, полученной от прибавок урожая (табл 4.). Наиболее высокой рентабельность была при системе ^5Р45К45 + 25 т/га навоза (69 %), наименее низкой - ^5Р45К45 + 50 т/га навоза (51 %), разница между вариантами опыта составила 2-17 %. От 1-й к 9-й ротации показатель увеличился в 2,27-2,71 раза, более всего при ^5Р45К45+ + 25 т/га навоза и ^35Р135К135+ + 25 т/га навоза, менее - при ^0Р90К90+ 25 т/га навоза. В 9-й ротации рентабельность составила 131-187 %, эти же варианты, что и в 1-й ротации, были худшими и лучшими, разница составила 30-56 %, что связано с увеличением прибавок урожайности культур. Наиболее экономически эффективной как при кратком, так и при длительном применении удо-
брений была система ^5Р45К45 + + 25 т/га навоза.
Энергетическая эффективность применения удобрений в севообороте в 1-й ротации составила 1,28— 1,93, более всего - при внесении ^5Р45К45 + 25 т/га навоза (1,93), менее всего - при ^5Р45К45 + + 50 т/га навоза (1,28). Увеличение доз минеральных удобрений на фоне 25 т/га навоза снижало данный показатель на 10,9-29,0 %, а система ^5Р45К45+ + 50 т/га навоза - на 33,7 %. От 1-й к 9-й ротации отмечалось повышение КЭЭ в 1,38-1,95 раза, более всего - при ^35Р135К135 + + 25 т/га навоза, менее всего -^0Р90К90 + 25 т/га навоза. В 9-й ротации КЭЭ составил 1,96-3,34, более всего - при ^5Р45К45 + 25 т/га навоза, менее всего - ^5Р45К45 + + 50 т/га навоза, т. е. лучший и худший варианты сохранили свои позиции. С увеличением доз удобрений КЭЭ снижался на 20,0-41,3 %.
С увеличением длительности применения удобрений увеличивался разрыв в КЭЭ различных доз удобрений от 0,21-0,65 в 1-й ротации до 0,41-1,38 в 9-й ротации, что связано с увеличением прибавок урожайности культур во времени.
Выводы
При краткосрочном применении удобрений их последействие более всего проявилось на озимой пшенице в звене с клевером (повышение урожайности относи-
Таблица 4. Экономическая и энергетическая эффективность применения удобрений
в севообороте
Вариант 1-я ротация 9-я ротация
КЭЭ* РДЗ**, % КЭЭ РДЗ, %
^5Р45К45 + + 25 т/га навоза 1,93 69 3,34 187
N Р К + 1 ^ 90 9(Г>0 + 25 т/га навоза 1,72 67 2,37 152
^35Р135К135 + + 25 т/га навоза 1,37 58 2,67 157
^5Р45К45 + + 50 т/га навоза 1,28 51 1,96 131
*КЭЭ - коэффициент энергетической эффективности **РДЗ - рентабельность дополнительных затрат
тельно контроля на 12,8-25,0 %) и на клевере (увеличение на 11,526,5 %), несколько меньше - на озимой пшенице в звене с паром (на 15,6-18,0 %), ячмене (на 7,5517,0 %), менее всего - на горохе и овсе (9,04-12,2 и 7,22-15,0 % соответственно).
Длительное применение удобрений (в течение 9 ротаций) более всего повлияло на урожайность ячменя и однолетних трав (прибавка к контролю 21,1-50,5 и 31,2-46,8 % соответственно), несколько меньше - на урожайность озимой пшеницы в обеих звеньях и овса (13,9-39,7, 11,9-33,9 и 24,538,8 % соответственно), менее всего - клевера (19,5-24,4 %).
В 1-й ротации большинство изученных доз удобрений (кроме М45Р45К45 + 25 т/га навоза) оказывали высокое влияние на урожайность культур, в 9-й ротации преимущество осталось за М135Р135К135 + +25 т/га навоза, в клеверном звене - также и М90Р90К90+ 25 т/га навоза.
Содержание кормовых единиц в культуре, использующих последействие удобрений в первый год после сахарной свёклы в клеверном звене, в 9-й ротации повысилось на 21,7-31,2 % относительно 2-й ротации, наибольший эффект отмечен при системе М45Р45К45 + + 50 т/га навоза.
Динамика последействия удобрений (за вычетом сортосмены) от 1-й к 9-й ротации более всего проявилось на ячмене (повышение на 13,1-30,9 %), озимой пшеницы в звене с чёрным паром - на 4,60-22,2 %, но менее - клевера -на 6,30-12,7 %, озимой пшеницы в звене с клевером - на 9,2010,9 %.
Увеличение длительности применения удобрений способствовало увеличению в 2,27-2,71 раза рентабельности возделывания зерновых культур и трав и в 1,38-1,95 раза - коэффициента энергетической эффективности, наиболее
экономически и энергетически эффективной как при кратком, так и при длительном применении удобрений была система М45Р45К45 + + 25 т/га навоза.
Предложение производству
Для увеличения урожайности зерновых культур при последействии удобрений в случае их краткосрочного применения в 9-польном зерносвекловичном севообороте необходимо применять 2 раза под сахарную свёклу
М90-135Р90-135К90-135 на Ф°не 25 т/га
навоза в пару, а также М45Р45К45 на фоне 50 т/га навоза в пару, а в случае длительного - М135Р135К135 + + 25 т/га навоза в звене с чёрным паром (чёрный пар - озимая пшеница - сахарная свёкла - ячмень), в звене с клевером (клевер 1-го года использования - озимая пшеница - сахарная свёкла - горох - овёс) - М90Р90К90. Данные рекомендации применимы и в ко-роткоротационных севооборотах.
Список литературы
1. Кирпичников, Н.А. Последействие фосфорных удобрений / Н.А. Кирпичников, С.Н. Адрианов, Е.А. Волосатова // Плодородие. - 2004. № 1. - С. 11-13.
2. Лукин, С.М. Длительность дей-
ствия органических удобрений / С.М. Лукин, А.И. Еськов // Плодородие. - 2004. - № 1. - С. 15-16.
3. Минакова, О.А. Изменение почвенного плодородия и урожайности сахарной свёклы при длительном применении удобрений в зернопаропро-пашном севообороте лесостепи Центрального Чернозёмного региона / О.А. Минакова, Л.В. Александрова, Д.А. Куницын // Агрохимия. - 2018. -№ 1. - С. 52-60.
4. Минеев, В.Г. Агрохимия : Учебник. - 2-е изд., перераб. и доп. / В.Г. Минеев / М. : МГУ; Колос, 2004. - 720 с.
5. Никитишен, В.И. К методике исследования агрохимии азота /
B.И. Никитишен // Совершенствование организации и методологии агрохимических исследований в географической сети опытов с удобрениями. -М. : ВНИИА, 2006. - С. 12-16.
6. Система ведения агропромышленного производства Воронежской области до 2010 года / Под ред. И.Ф. Хицкова. - Воронеж : Центр духовного возрождения Чернозёмного края, 2005. - 464 с.
7. Шафран, С.А. Использование балансового методадляпрогнозирования последействия удобрений / С.А. Шафран // Плодородие. - 2004. - № 1. -
C. 13-14.
8. Шпаар, Д. Выращивание сахарной свёклы / Д. Шпаар, М. Сушков / М. : Родник, 1996. - 1344 с.
Аннотация. При краткосрочном применении удобрений в севообороте с сахарной свёклой их последействие более всего повлияло на урожайность зерна озимой пшеницы в клеверном звене и зелёную массу клевера, при этом все изученные дозы оказывали примерно одинаковое положительное влияние на урожайность культур. При длительном применении удобрений более всего возрастала урожайность ячменя и однолетних трав, лучшей дозой была N135P135K135 под сахарную свёклу + 25 т/га навоза в пару, в клеверном звене - также и N90P90K90 под сахарную свёклу + 25 т/га навоза. Увеличение длительности применения удобрений на 21,7-31,2 % повышало содержание кормовых единиц в культуре, использующих последействие удобрений в первый год после сахарной свёклы в клеверном звене. От 1-й к 9-й ротации отмечалось увеличение в 2,27-2,71 раза рентабельности возделывания культур севооборота, в 1,38-1,95 раза - коэффициента энергетической эффективности.
Ключевые слова: озимая пшеница, ячмень, овёс, клевер, севооборот, урожайность, минеральные удобрения, навоз.
Summary. On short-term application of fertilizers in a crop rotation with sugar beet, their after-effect has the greatest influence on yield of winter wheat grain in a clover link and on the clover green mass; and here, all the studied doses had about identical positive impact on yield of the crops. On long-term application of fertilizers, barley and annual grasses yields improved most of all. The best dose was N135P135K135 for sugar beet + 25 t/hectare of manure in fallow; in the clover link, the best one was N90P90K90 for sugar beet + 25 t/hectare of manure. Increase of fertilizer application time by 21.7-31.2 % increased content of feed units in the crops that used after-effect of fertilizers in the first year after sugar beet in the clover link. From 1st to 9th rotation, 2.27-2.71-fold gain in cultivation profitability of crops in a crop rotation was marked, and coefficient of energy efficiency became 1.38-1.95 more.
Keywords: winter wheat, barley, oats, clover, crop rotation, yield, mineral fertilizers, manure.
