CC BY
9УДК 633.63 : 631.82 : 631.862 doi.org/10.24412/2413-5518-2021-3-40-44
Влияние краткосрочного и длительного применения удобрений на продуктивность свекловичного агроценоза в ЦЧР
О.А. МИНАКОВА, д-р с/х. наук, зав. лабораторий (e-mail: olalmin2@rambler.ru) Л.В. АЛЕКСАНДРОВА, научн. сотрудник Т.Н. ПОДВИГИНА, мл. научн. сотрудник
ФГБНУ «Всероссийский научно-исследовательский институт сахарной свёклы и сахара имени А.Л. Мазлумова»
Введение
Свекловодство по объёмам производства занимает значительное место в растениеводстве Российской Федерации. Так, за период с 2010 по 2019 г. площадь посевов культуры составила 1102 тыс. га, урожайность — 40,0 т/га, валовой сбор — 42 654 тыс. т [1, 2]. Свеклосахарный подкомплекс АПК России играет большую роль в обеспечении населения продовольствием, а предприятий перерабатывающей промышленности — сырьём [9]. С 2017 г. в структуре производства доля отечественного свекловичного сахара составляет 100 % [9].
Урожайность и качество сельскохозяйственных культур — итог физиолого-биохимических процессов, протекающих в растениях, направленность которых определяется в том числе условиями внешней среды [14]. Одним из ключевых моментов в жизни растения является обеспеченность элементами питания, которая регулируется путём внесения удобрений [6].
В Российской Федерации сахарная свёкла входит в число культур, наиболее полно обеспеченных удобрениями. Так, в 2019 г. по сравнению с 2000-м наблюдается динамика увеличения объёма вносимых под культуру минеральных удобрений в 2,6 раза, он составил 308 кг д. в. NPK, хотя уровень применения всё равно был ниже, чем в 1990 г. (431 кг д. в.) [2]. При этом уровень применения удобрений под зерновые и зернобобовые был значительно ниже (в 2018 г. вносилось 60 кг д. в., в 2000 г. — 20 кг д. в.) [19].
Действие удобрений глубоко и разносторонне изучается в Географической сети опытов, которая является уникальным экспериментальным полигоном по исследованию воздействия агрохимических средств на плодородие почв, продуктивность растений и качество сельскохозяйственной продукции, экологические последствия их использования [18]. Пропашные культуры, в том числе сахарная свёкла, хорошо реагируют на внесение удобрений в различных поч-
венно-климатических условиях [4, 5, 8, 12, 16]. Так, в исследованиях С.И. Тютюнова с соавторами (2018) удобрения увеличивали урожайность сахарной свёклы в 3,8 раза, озимой пшеницы — в 2,1, ячменя — в 2,5 раза [13]. Под действием удобрений сахарная свёкла подвержена значительному изменению процентного содержания сухого вещества в единице продукции [7], поэтому для комплексной оценки эффективности их применения необходимо определять не только урожайность культуры, но и сбор сухого вещества с 1 га, а также окупаемость 1 кг NPK урожаем корнеплодов, что является агрономической эффективностью удобрений [15]. Расчёт энергетической эффективности позволяет комплексно и наиболее точно оценить действие удобрений вне зависимости от цен на удобрения и продукцию.
Согласно международной классификации длительными считаются опыты продолжительностью не менее 20 лет. Стационары продолжительностью более 50 лет называют сверхдлительными, или классическими [3].
Цель исследования — установить изменения показателей продуктивности основной и побочной продукции сахарной свёклы при краткосрочном и длительном применении удобрений в стационарном опыте в ЦЧР.
Задачи исследования
1. Изучить урожайность корнеплодов и ботвы в условиях систематического внесения удобрений с 1-й по 10-ю ротации зерносвекловичного севооборота.
2. Установить влияние уровня удобренности на долю основной и побочной продукции в урожае сахарной свёклы и соотношения ботвы и корнеплодов.
3. Выявить изменение сбора сухого вещества урожаем в 1-й и 10-й ротациях.
4. Произвести оценку окупаемости 1 кг NPK урожаем корнеплодов и сухим веществом, а также энерге-
тической эффективности при краткосрочном и длительном применении удобрений.
Наш стационар относится к сверхдлительным стационарным опытам, он существует уже 84 года.
Опыт был заложен в 1936 г. в 9-польном зернопа-ропропашном севообороте во Всероссийском научно-исследовательском институте сахарной свёклы и сахара им. А.Л. Мазлумова (Рамонский р-н Воронежской обл.). Он продолжается по сегодняшний день. Общее время проведения исследований — 84 года. Чередование культур в севообороте: чёрный пар — озимая пшеница — сахарная свёкла — ячмень с подсевом клевера — клевер 1-го года пользования — озимая пшеница — сахарная свёкла — травосмесь горох + + овёс — овёс на зерно. Климат района исследований умеренно-континентальный с неустойчивым увлажнением (среднемноголетний ГТК колеблется от 0,9 до 1,3).
Почва стационарного опыта — чернозём выщелоченный малогумусный тяжелосуглинистый. Содержание гумуса в пахотном слое почвы по вариантам опыта составляло:
- в 1-й ротации: 5,33-6,00 %, N-N03 - 14,9-20,1 мг/кг, Р205 - 89-127 мг/кг, К20 - 113-148 мг/кг;
- в 10-й ротации: 4,83-5,61 %, 10,4-21,6, 106-188 и 108-152 мг/кг соответственно.
Изучалось пять вариантов опыта с различными дозами внесения минеральных и органических удобрений. В качестве минеральных удобрений использовалась азофоска (16:16:16), в первые ротации - смесь простых удобрений, которая вносилась под сахарную свёклу перед основной обработкой почвы. Полуразложившийся навоз КРС вносили один раз за ротацию
севооборота в пару. Изучалось четыре варианта внесения удобрений: ^5Р45К45 + 25 т/га навоза, ^0Р90К90 + + 25 т/га навоза, ^35Р135К135 + 25 т/га навоза, ^5Р45К45+ + 50 т/га навоза, а также вариант без удобрений -контроль. 1-я ротация проходила в 1936-1944 гг., 10-я - в 2018-2020 гг.
Результаты и их обсуждение
В результате исследований установлено, что урожайность корнеплодов в 1-й ротации составила 23,926,8 т/га (рис. 1); во 2-й - 30,6-36,9; в 3-й - 32,6-41,5 4-й - 26,1-35,9; 5-й - 26,5-35,7; 6-й - 26,8-36,3 7-й - 23,5-31,2; 8-й - 29,5-41,3; 9-й - 26,3-41,3 10-й - 34,0-44,2 т/га.
В 1-й ротации действие удобрений на урожайность корнеплодов было выражено слабо, повышение относительно контроля отмечено на уровне 8,79-12,1 % (см. рис. 1), во 2-й ротации - 8,51-21; в 3-й - 18,4-27,3; 4-й - 23,4-37,5; 5-й - 30,9-43,0 %, в дальнейшем были отмечены колебания показателя, связанные с погодными условиями, но рост относительно контроля замедлился. В 10-й ротации данное изменение составило 17,3-30,0 %.
Максимальный урожай корнеплодов в 1-й ротации обеспечивало применение ^35Р180К135 + 25 т/га навоза, в 10-й ротации - ^0Р90К90 + 25 т/га навоза. По вариантам удобрений от 1-й к 10-й ротации наблюдалось повышение урожайности корнеплодов на 53,573,1 % (в контроле - на 42,2 %). Увеличение урожая в контроле объяснялось возделыванием более продуктивных, чем в 1930-х гг., гибридов культуры. Прямое действие удобрений на урожайность корнеплодов вследствие повышения уровня эффективного плодо-
50-
45403530252015105 0
-Ч-.
,43,5
Е о
о £
о
N
о £
36,9 34,
38,
26,8
33,
33
24,9
32,6
,41,5 392-
41,3
37,9 36,3
0„35,9 35,4 35,7 35,4
-34-5 -336-
32,
26,1
34
26,5
3
3
26,8
36,7 ОГ г 35,5 36,6
I3 39,4 39,9
31,2
29,5
27,8 27,8 28,2 235
35,9
37
26,3
34
43,1
5
Ротации
10
Рис. 1. Урожайность корнеплодов сахарной свёклы в стационарном опыте, 1—10-я ротации: ■ — без удобрений; ■ — Ы45Р45К45+25 т/га навоза; — К9р9К90+25 т/га навоза; ■ — Ы135Р135К135+25 т/га навоза; ■ — N4SP4SK4S+50) т/га
родия почвы опыта к 10-й ротации составило 11,3— 30,9 %. Более всего оно повышалось при ^5Р45К45 + + 50 т/га навоза.
Урожайность ботвы в 1-й ротации составила 20,9— 25,1 т/га (рис. 2), в 5-й - 12,7-25,2; 6-й - 17,2-29,5; 7-й - 9,97-18,0; 8-й - 11,5-25,6; 9-й - 12,1-23,9; 10-й - 8,34-15,9 т/га. Относительно контроля в 1-й ротации она повышалась на 13,4-20,1 %, 5-й -56,7-98,4, 6-й - 36,0-71,5 %, более всего повышение было отмечено в 8-й ротации - на 70,4-122,6 %, а к 10-й ротации оно составило 33,1-90,6 %. От 1-й к 10-й ротации отмечено снижение урожайности ботвы на 36,6-53,2 % (в контроле - на 60,1 %), что объясняется возделыванием современных гибридов с меньшей массой ботвы. С учётом значительного снижения в контроле в вариантах с удобрениями оно было на 6,90-23,5 % менее выраженным вследствие некоторого увеличения массы ботвы под действием данного фактора. Соотношение основной и побочной продукции в 1-й ротации было велико: 0,8740,988 (табл. 1), удобрения изменяли показатель относительно контроля на 0,037-0,114. К 10-й ротации оно сократилось в 2,6-3,6 раза (более всего в контроле, менее всего - в варианте ^5Р45К45 + 50 т/га навоза), но разница между вариантами осталась практически прежней: 0,033-0,120. Лучшим оно было при минимальной дозе удобрений. Процент корнеплодов в урожае изменялся от 50,3-53,3 % в 1-й ротации до 73,2-80,4 % в 10-й ротации, разница по вариантам -1,2-3,0 и 1,5-7,2 % соответственно.
Сбор сухого вещества урожаем сахарной свёклы (ботвой и корнеплодами) в 1-й ротации составил 9,20-10,0 т/га (рис. 3), в 10-й - 9,91-14,6 т/га, относительно контроля он возрастал на 7,83-8,70 %
и 28,1-47,3 % соответственно. Наиболее значительным в 1-й ротации данный показатель был при действии систем ^0Р90К90 + 25 т/га навоза и ^35Р135К135 + + 25 т/га навоза, в 10-й ротации - в этих же вариантах и при ^5Р45К45 + 50 т/га навоза. От 1-й к 10-й ротации данный показатель в вариантах с удобрениями возрастал на 28,0-46,0 % (в контроле - на 7,72 %), повышение уровня удобренности способствовало увеличению разницы. Росту показателя в контроле способствовало возделывание в 10-й ротации более продуктивных гибридов, за вычетом данного увели-
14,3 и'6 14,4
Ротации
Рис. 3. Сбор сухого вещества урожаем сахарной свёклы в 1-й и 10-й ротациях севооборота, т/га: ■ — без удобрений;
■ — Ы45Р45К45+25 т/га навоза; — N0Р9дК90+25 т/га навоза;
■ — N135P135.K135+25 т/га навоза; ■ — ^5Р45К45+50 т/га навоза
35
29,5
Е 2525,124,6
о 25 - -
о
>5 20,9
г
£ 15
1 5 6 7 8 9 10
Ротации
Рис. 2. Урожайность ботвы сахарной свёклы в 1-й, 5—10-й ротациях стационарного опыта: ■ — без удобрений; ■ — Ы45Р45К45+25 т/га навоза; ■ — N^^^+25 т/га навоза; ■ — Ы135Р135К135+25 т/га навоза; ■ — Ы45Р45К45+50 т/га навоза
Таблица 1. Соотношение «ботва : корнеплоды» в стационарном опыте и доля основной продукции в общей массе урожая,
1-я и 10-я ротации севооборота
Вариант 1-я ротация 10-я ротация
% корнеплодов Соотношение «ботва : корнеплоды» % корнеплодов Соотношение «ботва : корнеплоды»
Контроль 53,3 0,87 80,4 0,25
К45Р45К45 + 25 т/га навоза 52,3 0,91 78,2 0,28
К90Р90К90 + 25 т/га навоза 51,5 0,94 74,7 0,34
К135Р135К135 + 25 т/га навоза 51,6 0,94 73,2 0,37
К45Р45К45 + 50 т/га навоза 50,3 0,99 76,4 0,31
Таблица 2. Окупаемость д. в. удобрений урожаем сахарной свёклы, кг/кг, и коэффициент энергетической эффективности
(КЭЭ)
Вариант 1-я ротация 10-я ротация
Корнеплодами Сухим веществом общей массы урожая (ботва + корнеплоды) КЭЭ Корнеплодами Сухим веществом общей массы урожая (ботва + корнеплоды) КЭЭ
К45Р45К45 + 25 т/га навоза 9,52 3,26 0,71 28,7 13,0 2,05
К90Р90К90 + 25 т/га навоза 7,28 1,94 0,63 29,9 12,9 2,52
К135Р135К135 + 25 т/га навоза 5,57 1,54 0,40 19,9 9,86 2,87
К45Р45К45 + 50 т/га навоза 3,43 2,68 0,26 32,9 16,3 2,44
чения его повышение под действием удобрений составило 20,3-38,3 %.
Окупаемость 1 кг NPK урожаем корнеплодов составила в 1-й ротации 3,43-9,52 кг/кг (табл. 2), в 10-й -19,9-32,9 кг/кг, сухим веществом урожая - 1,54-3,26 и 8,86-16,3 кг/кг соответственно. Разница в окупаемости 1 кг NPK удобрений в 1-й ротации составила 1,62-2,77 раза, в 10-й - в 1,04-1,65 раза, от 1-й к 10-й ротации показатель возрос в 3,01-9,60 раза, по сбору сухого вещества - в 4,14-6,65 раза.
Энергетическая эффективность применения удобрений в 1-й ротации была невысокой, КЭЭ составил 0,26-0,71, что свидетельствует об отсутствии энергетической окупаемости удобрений прибавкой урожая корнеплодов. К 10-й ротации КЭЭ увеличился в 2,88-9,38 раза и составил 2,05-2,87. В 1-й ротации доза ^5Р45К45 + 25 т/га навоза имела наиболее высокую энергетическую эффективность, в 10-й - дозы ^5Р45К45 + 50 т/га навоза и ^0Р90К90+ 25 т/га навоза. Наиболее значительное повышение КЭЭ во времени произошло при действии ^5Р45К45 + 50 т/га навоза.
Заключение
Как краткосрочное, так и длительное применение удобрений обеспечило повышение продуктивности сахарной свёклы. Увеличение длительности их внесения способствовало росту эффективности данного агроприёма.
Действие удобрений на урожайность корнеплодов вследствие повышения уровня эффективного
плодородия почвы опыта к 10-й ротации составило 11,3-30,9 %, на сбор сухого вещества корнеплодами и ботвой - на 20,3-38,3 %.
С увеличением продолжительности внесения удобрений отмечалось повышение на 45,5-50,8 % доли основной продукции в общей массе урожая и сокращение урожайности ботвы на 36,6-53,2 %.
Окупаемость 1 кг NPK урожаем корнеплодов от 1-й к 10-й ротации возросла в 3,01-9,60 раза, сухим веществом урожая - в 4,14-6,65 раза.
При краткосрочном применении удобрений отмечалось отсутствие энергетической окупаемости удобрений прибавкой урожая корнеплодов, в 10-й ротации удобрения окупали их применение с КЭЭ, равном 2,05-2,87.
Увеличение длительности применения удобрений способствовало повышению разницы урожайности и сбора сухого вещества между вариантами опыта, но снижению показателей энергетической оценки и окупаемости.
Предложение производству
Как краткосрочно, так и длительно в севооборотах с сахарной свёклой в лесостепи ЦЧР рекомендуется применение ^35Р135К135 минеральных удобрений под сахарную свёклу совместно с 25 т/га навоза в пару, а также ^0Р90К90 под сахарную свёклу совместно с 25 т/га навоза в пару, что способно обеспечить высокую продуктивность свекловичных агроценозов.
Список литературы
1. Апасов, И.В. Техническая оснащённость производства сахарной свёклы в России / И.В. Апасов, М.А. Смирнов // Сахарная свёкла. — 2020. — № 6. — С. 2-7.
2. Апасов, И.В. Производственно-техническая база свекловодства России / И.В. Апасов, М.А. Смирнов // Сахар. - 2020. - № 10. - С. 26-31.
3. Вострухин, Н.П. Длительные стационарные полевые опыты - неотъемлемая составляющая фундаментально-прикладных исследований в земледелии / Н.П. Вострухин // Весщ Нацыянальнай акадэмп на-вук Беларусь Сер. аграрных навук. - 2014. - № 4. -С. 38-45.
4. Кравцов, А.М. Продуктивность гибридов отечественной и зарубежной селекции сахарной свёклы в зависимости от агротехнических факторов / А.М. Кравцов, Т.Я. Бровкина, И.А. Павелко // Сб. статей по матер. Всероссийской научно-прак-тич. конф., посв. 100-летию кафедры почвоведения Кубанского гос. аграрн. ун-та им. И.Т. Трубилина. -2019. - С. 32-43.
5. Марчук, И.У. Влияние длительного применения удобрений в зерново-свекловичном севообороте зоны лесостепи Украины на продуктивность свёклы сахарной / И.У. Марчук Л.А. Ященко // Проблемы агрохимии и экологии. - 2008. - № 4. - С. 20-23.
6. Минеев, В.Г. Агрохимия : Учебник. - 2-е изд., пе-рераб. и доп. - М. : МГУ; Колос, 2004. - 720 с.
7. Пигорев, И.Я. Удобрения и биохимические свойства корнеплодов сахарной свёклы / И.Я. Пигорев, А.А. Тарасов, О.В. Никитина // Аграрная наука -сельскому хозяйству. - АГАУ, 2017. - С. 238-239.
8. Путилина, Л.Н. Оценка влияния агротехнических факторов на продуктивность гибридов сахарной свёклы отечественной и зарубежной селекции / Л.Н. Путилина, А.В. Курындин // Сахарная свёкла. - 2018. -№ 6. - С. 18-20.
9. Смирнов, М.А. Производство сахарной свёклы в России: состояние, проблемы, направления развития / М.А. Смирнов // Сахарная свёкла. - 2018. -№ 7. - С. 2-7.
10. Сычёв, В.Г. Географическая сеть опытов с удобрениями (состояние, перспективы и современные вызовы) / В.Г. Сычёв, О.В. Рухович, М.В. Беличенко // Итоги выполнения программы фундаментальных научных исследований государственных академий на 2013-2020 гг. Матер. Всероссийского координационного совещания научных учреждений -участников Географической сети опытов с удобрениями. - М. : ВНИИА, 2018. С. 4-11.
11. Сычёв, В.Г. Российский рынок минеральных удобрений: проблемы и возможности решения /
B.Г. Сычёв, А.И. Алтухов, Л.Б. Винничек // Плодородие почв России: состояние и возможности. Сб. статей (к 100-летию со дня рождения Т.Н. Кулаков-ской) / Под ред. В.Г. Сычёва. - М., 2019. - С. 8-21.
12. Условия формирования урожайности сахарной свёклы в условиях ЦЧР / С.И. Тютюнов, А.Н. Воронин, В.В. Никитин, В.Д. Соловиченко // Сахарная свёкла. - 2015. - № 6. - С. 9-14.
13. Тютюнов, С.И. Оценка эффективности применения удобрений и средств защиты растений в зернопаропропашном севообороте / С.И. Тютюнов, П.И. Солнцев, Н.К. Шаповалов // Сахарная свёкла. - 2018. - № 10. - С. 10-14.
14. Шеуджен, А.Х. Агрохимические основы применения удобрений / А.Х. Шеуджен, Т.Н. Бондарева,
C.В. Кизинек. - Майкоп : Полиграф-Юг, 2013. -569 с.
15. Эффективность применения удобрений [Электронный ресурс] // HELPICS.ORG. URL : https:// helpiks.org/6-35694.html (дата обращения 07.02.21)
16. Ярцев, М.В. Продуктивность сахарной свёклы в зависимости от вносимых удобрений / М.В. Ярцев, Г.Г. Морковкин // Аграрная наука - сельскому хозяйству. Сб. ст. в 3 кн. - ФГБОУ ВО «Алтайский государственный аграрный университет». - 2016. -С. 288-290.
Аннотация. Увеличение длительности применения удобрений способствовало повышению продуктивности свекловичного агроценоза в условиях лесостепи ЦЧР. Улучшение эффективного плодородия почвы опыта от 1-й к 10-й ротации вследствие действия удобрений обеспечивало рост урожайности корнеплодов на 11,3-30,9 %, сбора сухого вещества корнеплодами и ботвой - на 20,3-38,3 %, доли корнеплодов в урожае культуры - на 45,5-50,8 %, окупаемости 1 кг NPK урожаем корнеплодов - в 3,019,60 раза, окупаемости 1 кг NPK сухим веществом урожая - в 4,14-6,65 раза, коэффициента энергетической эффективности - в 2,88-9,38 раза, но снижению урожайности ботвы на 36,6-53,2 %.
Ключевые слова: сахарная свёкла, удобрения, корнеплоды, ботва, сбор сухого вещества, коэффициент энергетической эффективности.
Summary. Increase of fertilizer application time promoted beet agrocenosis productivity increase under conditions of the Central Black-Earth Region forest-steppe. Improvement of the experiment soil efficient fertility from 1st to 10th rotation as a result of fertilizers' effect ensured gain in beet root yield by 11.3-30.9 %, dry matter yield in beer roots and tops by 20.338.3 %, present of beer roots in the crop yield by 45.5-50.8 %. Also, there were 3.01-9.60-fold increase of NPK return per 1 kg as for beet root yield, and 4.14-6.65-fold one as for dry matter yield. Coefficient of energy efficiency became 2.88-9.38 times greater, but beet tops yield reduced by 36.6-53.2 %. Keywords: sugar beet, fertilizers, beet roots, beet tops, dry matter yield, coefficient of energy efficiency.
