CC BY
28
УДК 631.153.3:631.816.11
влияние технологий применения минеральных удобрений на продуктивность полевого
СЕВООБОРОТА И ИЗМЕНЕНИЕ АГРОхИМИЧЕСКИх
показателей почвы
А.А. АРТЕМЬЕВ, кандидат сельскохозяйственных наук, зам. директора
МордовскийНИИСХ Россельхозакадемии, Россия, Республика Мордовия, г. Саранск, п. Ялга, ул. Мичурина, 5 E-mail: [email protected]
Резюме. Исследования проводили в 2004-2010 гг. на базе регионального Центра координатного земледелия Мордовского НИИСХ в шестипольном севообороте на черноземе выщелоченном тяжелосуглинистом с содержанием органического вещества 7,0...7,3 %, подвижного фосфора 103,9...114,8 мг/кг почвы, обменного калия 133,0.143,9 мг/кг почвы, рНсл 4,6.4,7. Дифференцированное внесение удобрений (N^P^x) сравнивали с их применением по традиционной технологии (NmP4 tK5) и контролем (без удобрений). Эксперимент осуществляли! для решения проблемы дифференцированного использования удобрений с учетом внутрипольной пестроты плодородия почвы. Предлагаемая технология внесения минеральных туков в полевом севообороте способствовала повышению его продуктивности на 8%, увеличению эффективности (окупаемости) удобрений, относительно их традиционного применения, - на 12%. Кроме того, отмечен дополнительный экономический эффект, связанный с выравниванием условий минерального питания, роста, развития и продуктивности растений. Различия в технологиях не оказали существенного влияния на засоренность посевов. Характер распространения сорняков в большей степени зависел от культуры и предшественника. Использование чистого пара обеспечивало снижение засоренности полей севооборота до 4-ой культуры. Длительное применение в севообороте минеральныхудобрений при всех технологиях способствовало накоплению подвижных фосфатов и обменного калия в пахотном слое относительно исходного уровня на 8 и 6.9% соответственно. Содержание азота зависело от сроков взятия образцов и влажности почвы, поэтому отследить его изменение было достаточно сложно. В целом дифференцированное внесение минеральных удобрений не оказало отрицательного воздействия на параметры плодородия почвы. Ключевые слова: полевой севооборот, продуктивность севооборота, технология применения минеральных удобрений, плодородие почвы.
Большинство научных учреждений, занимающихся разработкой и совершенствованием севооборотов, изучают их на фоне рекомендованных доз удобрений либо естественного плодородия почвы. В то же время при ограниченности средств производства при проектировании агроландшафтов необходимо предусматривать систему мер, позволяющих наиболее эффективно использовать каждый вид ресурсов. Оптимальный состав культур в севообороте должен разрабатываться с позиций высокой продуктивности агроэкосистем и экологизации земледелия, а минеральные удобрения и другие средства химизации должны применяться с учетом необходимости снижения загрязнения поверхностного стока элементами питания, остатками гербицидов и др. Поэтому их внесение должно быть локальным [1].
Цель наших исследований - установить влияние и агроэкономическую целесообразность дифференцированного примененияудо-брений в полевом севообороте в условиях Республики Мордовия.
Для ее достижения решали следующие задачи: изучить влияние различных технологий применения минеральных удобрений на продуктивность полевого севооборота и засоренность посевов;
определить воздействие дифференцированного внесения удобрений на агрохимические свойства почвы, агроэкономические показатели производства сельскохозяйственной продукции и ее качество;
дать агроэкономическую оценку различным технологиям применения минеральных удобрений
Условия, материалы и методы. Исследования проводили на агрополигоне регионального Центра координатного земледелия ГНУ Мордовский НИИСХ в 20042010 гг. Площадь опытного участка - 1 га. Почва - чернозем выщелоченный тяжелосуглинистый.
По каждому варианту приведены средние данные по 15 делянкам (п = 15), которые приняты за повторения, то есть опыт рассматривается как 3-вариантный в 15-кратной повторности с площадью каждой делянки 220 м2, что соответствует методике полевого опыта.
В среднем плодородие почвы во всех вариантах опыта по существующим агрохимическим градациям характери -зуется кислой реакцией среды, достаточной обеспеченностью подвижными формами фосфора и калия (табл. 1). Вместе с тем, показатели кислотности по делянкам варьировали от 4,5 до 4,8 ед. рН, содержание фосфора - от 79 до 203 мг/кг, калия - от 100 до 220, нитратного и аммонийного азота - соответственно от 7,9 до 15,9 и от 0,68 до 4,09 мг/кг почвы, органического вещества - от 4,01 до 8,73 %, то есть почва отдельных делянок относилась к разным классификационным категориям. Это обстоятельство позволяет с достаточным основанием проводить сравнение разных технологий применения удобрений.
Схема опыта включала три варианта: контроль (без удобрений); традиционная технология (базовый вариант); дифференцированное внесение удобрений. При традиционной технологии доза азота в среднем составила 87 кг д.в./га, фосфора - 41 кг/га д.в. и калия - 50 кг д.в./га, по дифференцированной - 81, 38 и 50 кг д.в./га соответственно (по делянкам в 2005 г. - 118Р22 ^К^ 57, 2006 г. -
N68...107P31...49K51...110, 2007 г. - ^^48...82Р37...52КК21...38' 2009 г. -
N Р К 2010 г - N Р К )
48...108 30...52 36...65 ' 53...129 26...48 32.57'
Эксперимент проведен в полевом севообороте: чистый пар - озимая пшеница - яровая пшеница - яровая пшеница - однолетние травы - яровой ячмень. Повтор-ность в опыте трехкратная, площадь делянки (сектора) -220 м2 (37,4 х 5,9 м). Агротехника возделывания культур общепринятая для зоны [2]. Исследования выполнены по традиционным методикам [3]. Таблица 1. Характеристика исходного уровня плодородия почвы по вариантам опыта (данные за 2003 г., пахотный горизонт)
Вариант рНсол Содержание в почве
органического вещества (С), % nh4-no3, мг/кг мг/кг К20, мг/кг
Контроль 4,6 7,0 13,5 103,9 133,0
Усредненные дозы 4,6 7,2 13,4 114,8 138,8
Дифференцированные дозы 4,7 7,3 14,3 107,2 143,9
НСР05 0,24 0,99 2,41 34,1 21,6
Количество сорных растений в посевах сельскохозяйственных культур полевого севооборота подсчитывали в фазе полного кущения, в чистом пару - перед первой механической обработкой и перед предпосевной культивацией.
При экономической оценке принимали в расчет только рыночную стоимость удобрений и фуражного зерна (по ценам 2012 г. в среднем 12 и 8 тыс. руб./т), так как другие затраты, связанные с производством продукции сильно колеблются по годам и в большинстве случаев не поддаются точному учету.
результаты и обсуждение. Среднегодовая продуктивность севооборота при использовании технологии дифференцированного внесения минеральных удобрений составила 2,1 т зерн. ед., что на 8% превышало величину этого показателя в варианте с усредненными дозами и на 23% контроль (табл. 2).
Таблица 2. Продуктивность полевого севооборота в зависимости от тех нологии применения минеральных удобрений, т зерн. ед./га
Вариант Чистый пар Озимая пшеница Яровая пшеница Яровая пшеница Суданская трава Яровой ячмень За ротацию За год
Контроль - 2,11 0,76 1,60 1,97 1,66 8,10 1,62
Усредненные
дозы - 2,51 0,86 1,94 2,51 2,00 9,82 1,95
Дифференци-
рованные дозы - 2,78 0,98 1,92 2,60 2,22 10,50 2,10
В целом наиболее устойчивым по выходу зерна был севооборот с использованием технологии дифференцированного применения минеральных удобрений.
Важным представляется и значительное выравнивание урожайности (в среднем за ротацию севооборота) по делянкам агрополигона. Если при внесении средней дозы коэффициент вариации составлял 21%, то при дифференцированном подходе - 11%. Несмотря на невысокие в среднем урожаи зерна, эти результаты однозначно свидетельствуют о преимуществе учета плодородия почвы при расчете доз удобрений по методике ВИМ-ВНИИА [4]. При этом вариабельность урожаев (в среднем за ротацию севооборота) на контрольных делянках практически не отличалась от величины этого показателя, полученного в 2004 г. на агрополигоне без применения удобрений(ре-
когносцировочный посев) при выращивании озимой пшеницы, которая составила в среднем по 15 делянкам 23,3%. Это служит еще одним подтверждением репрезентативности используемой в расчетах статистической выборки вариантов, с одной стороны, и правомерности заключения о положительном влиянии удобрений, особенно их дифференцированных доз, с другой.
Характер роста и развития сорняков в севообороте в большей степени зависел от предшественника и от возделываемой культуры и в меньшей - от применяемой технологии внесения минеральных удобрений (табл. 3). Так, во всех вариантах засоренность возрастала от чистого пара к последнему полю севооборота. После проведения в чистом пару механических обработок, а также возделывания озимой пшеницы численность сорной растительности значительно уменьшалась. Влияние чистого на снижение засоренности полей севооборота распространялось до 4-ой культуры.
Наибольшее количество сорняков было отмечено в посевах в 2007 г., когда засушливые условия первой половины вегетации (май-июнь) отразились на росте и развитии основной культуры, которая не смогла в достаточном объеме сформировать надземную массу и создать серьезную конкуренцию сорной растительности. В то же время в условиях нормального увлажнения или в годы со слабым проявлением засухи (2005, 2006, 2009 гг.) отмечена четкая тенденция уменьшения засоренности посевов в вариантах с применением минеральных удобрений. Этот факт, на наш взгляд, объясняется улучшением общей и
продуктивной кустистости культур, что ограничивает доступ сорняков к ресурсам необходимым для роста и развития.
Применение разных технологий внесения минеральных удобрений в севообороте не приводило к снижению содержания подвижных форм фосфора и калия в почве (табл. 4). Независимо от изучаемого фактора в севообороте происходило их накопление в пахотном слое при возможных колебаниях в зависимости от метеорологических и агробиологических условий. Содержание подвижного фосфора при дифференцированном внесении удобрений возрастало за ротацию на 8 %, калия - на 6 %, а при традиционном - на 8 и 9 % соответственно.
На делянках, где минеральные удобрения не вносили, содержание подвижных элементов в большинстве
Таблица 4. Характеристика плодородия почвы по вариантам опыта (данные за 2007 и 2010 гг.)
Наиболее продуктивной (2,5 т зерн. ед./га) в севообороте оказалась озимая пшеница после чистого пара. Максимальный в опыте средний урожай зерновых культур (без суданской травы) - 2 т/га - отмечен при дифференцированном использовании минеральных удобрений, что оказалось на 10% выше, чем при традиционном внесении туков.
Таблица 3. Засоренность посевов сельскохозяйственных культур полевого севооборота, шт./м2
Вариант Чистый пар Озимая пшеница Яровая пшеница Яровая пшеница Суданская трава Яровой ячмень
перед 1-ой обработкой перед предпосевной культивацией
Контроль 122,0 29,8 24,0 20,5 22,0 30,4 99,0
Усредненные
дозы 135,0 34,0 17,0 21,8 16,0 27,0 123,0
Дифференци-
рованные дозы 132,4 33,1 19,0 21,6 18,0 25,9 121,0
НСР05 12,8 4,6 3,2 7,4 3,7 3,3 18,0
Вариант 2007 г. 2010 г.
рНсол содержание в почве рНсол содержание в почве
мн4-мй3, мг/к мг/кг К20, мг/кг мн4-мй3, мг/кг мг/кг К20, мг/кг
Контроль 4,8 8,4 95,6 127,3 4,7 9,9 101,8 116,2
Усредненные
дозы 4,7 13,7 120,0 149,2 4,6 12,5 125,2 152,8
Дифференциро-
ванные дозы 4,7 14,2 123,8 145,0 4,7 13,5 127,6 154,2
НСР05 0,21 2,78 22,7 17,3 0,18 2,51 23,0 29,8
Таблица 5. Экономическая эффективность дифференцированного внесения удобрений (в среднем за ротацию севооборота)
Вариант Стоимость, руб./га Окупаемость 1 руб. затрат прибавкой урожая, руб.
удобрений урожая прибавки урожая
Контроль (без
удобрений) - 12960 - -
Традиционная
технология 3692 15600 2640 0,71
Дифферен-
цированное
внесение 3512 16800 3840 1,1
случаев снизилось, несмотря на то, что растительные остатки ежегодно запахивали в почву. Концентрация азота в почве напрямую зависит от сроков взятия образцов и влажности почвы. В связи с чем отследить его изменение достаточно сложно.
В условиях постоянного применения минеральных удобрений существенных различий в накоплении подвижных форм фосфора и калия под разными культурами не отмечено.
По продуктивности севооборота варианты с внесением удобрений значительно превосходили контроль и мало различались между собой. Однако окупаемость
1 кг удобрений при дифференцированном внесении составила 14,9 кг зерна, а при традиционном - величина этого показателя была на 12 % ниже.
Расчет экономической эффективности изучаемых технологий указывает на определенное преимущество дифференцированного внесения, так как окупаемость 1 кг минерального удобрения стоимостью прибавки урожая в этом варианте на 35% выше, чем при традиционном (табл. 5).
Преимущество технологии дифференцированного внесения удобрений подтверждается наличием в этом варианте условно чистого энергетического дохода в размере 1,6 ГДж/га, против убытка в случае применения усредненной по полю дозы, а также КПД удобрений, составившем соответственно 5,4 и 4,7 (табл. 6).
выводы. Технология дифференцированного внесения минеральных удобрений в полевом севообороте способствует повышению его продуктивности, относительно традиционного применения туков, на 8%, при этом окупаемость 1 кг удобрения прибавкой урожая возрастает на 35%. Засоренность посевов сельскохозяйственных культур в полевом севообороте в большей степени зависит от предшественника и возделываемой культуры и в меньшей - от
технологии использования минеральных удобрений. Количество сорняков возрастает от чистого пара к последнему полю севооборота. После проведения механических обработок в чистом пару с последующим возделыванием озимой пшеницы численность сорной растительности значительно уменьшается. В целом дифференцированное применение минеральных удобрений не оказало отрицательного влияния на агрохимический состав чернозема выщелоченного. Причем окупаемость 1 кг д. в. удобрений в этом варианте на 12 % выше, чем при усредненном их внесении.
Таблица 6. Энергетическая эффективность дифференцированного внесения удобрений (среднее за ротацию севооборота)
Вариант Валовая энергия урожая, ГДж/га Прибавка валовой энергии урожая, ГДж/га Энергия минеральных удобрений, ГДж/га* Условно чистый энергетический доход, ГДж/га Окупаемость энергетических затрат урожая (КПД)
Контроль
(без удобрений) 30,1 - - - -
Традиционная тех-
нология 36,0 5,9 7,6 - 1,7 4,7
Дифференцирован-
ное внесение 38,9 8,8 7,2 1,6 5,4
* средний энергетический эквивалент 1 кг д.в. минеральных удобрений - 51,4 МДж.
Литература.
1. Гурьянов А.М., Артемьев А.А. Продуктивность культур полевого севооборота в зависимости от варианта применения минеральных удобрений // Ресурсосберегающие экологически безопасные технологии производства и переработки сельскохозяйственной продукции: мат. 9-й международ. науч.-практ. конф. (18-19 апреля 2013 г). Саранск, 2013. С. 43-45.
2. Адаптивные технологии возделывания сельскохозяйственных культур в условиях Республики Мордовия (методическое руководство) / Под ред. А.М. Гурьянова. Саранск, 2003. 428 с.
3. Доспехов Б.А. Методика полевого опыта. М.: Агропромиздат, 1985. С. 351.
4. Афанасьев Р.А. Метод и алгоритм расчета доз удобрений для дифференцированного применения с учетом внутрипольной пестроты плодородия почвы. В сб.: Научные основы, производства сельскохозяйственной продукции: Материалы науч. -практ. конф. (15 июля 2006 года). Саранск, 2006. С. 178-184.
iNFLuENcE oF TEcHNoLoGiES oF AppLicATioN MiNERAL FERTiLiZERS oN EFFiciENOY oF A FiELD crop RoTATioN AND cHANGE oF FERTiLiTY oF GRoUND
A.A. Artemyev
Mordovian research institute of agriculture, Russia, Republic Mordovia, Saransk, item Michurin's street Jalga, 5 Summary. Researches were spent on the basis of the regional Center of coordinate agriculture of the Mordovian scientific research institute of an agriculture in a field crop rotation on chernozem with the maintenance of organic substance of 7,0-7,3 %, mobile phosphorus of ground of 103,9-114,8 mg/kg, exchange potassium 133,0-143,9 mg/kg of ground and acidity 4,6-4,7. The differentiated application of fertilizers (N81P38K50) compared to their entering on traditional technology (N88P41K50) and the control (without fertilizers). Experiment is carried out for the decision of a problem of the differentiated application of fertilizers in view of diversity of fertility of ground. Researches are carried out for the sanction of a problem of the differentiated application of fertilizers in view of diversity of fertility ground. It is established, that the given technology of entering mineral туков in a field crop rotation promoted increase of its efficiency on 8 %, raised on 12 % efficiency (recoupment) of fertilizers concerning their traditional application. It has in turn given additional economic benefit due to alignment of conditions of a mineral feed, growth, development and efficiency of plants. It is revealed, that use of various technologies of application of fertilizers has not rendered essential influence on a contamination of cultures of a field crop rotation. Character of distribution of weeds in a greater degree depend on culture and its predecessor. Use pure pair has provided effect on decrease in a contamination of fields of a crop rotation to 4-th culture. Long application in a crop rotation of mineral fertilizers at all technologies promoted accumulation on 8 % of mobile phosphates and on 6-9 % exchange potassium in an arable layer concerning an initial level. The maintenance of nitrogen in ground depend on terms of sampling and the maintenance in ground of a moisture, therefore it was complex enough to trace its change. As a whole technology of the differentiated application of mineral fertilizers has not rendered negative influence on change of parameters of fertility of ground. Keywords: a field crop rotation, efficiency of a crop rotation, technology of application of mineral fertilizers, fertility of ground.
