CC BY
16ВЛИЯНИЕ УДОБРЕНИЙ И АГРОХИМИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ЧЕРНОЗЕМОВ ВЫЩЕЛОЧЕННЫХ НА УРОЖАЙНОСТЬ САХАРНОЙ
СВЕКЛЫ
С.А. Шафран д.с.-х.н., ВНИИА, В.А. Минакова, д.с.-х н., ВНИИСС, И.В. Ильюшенко, ВНИИА,
Л.В. Александрова, ВНИИСС
Приведены обобщенные результаты длительного полевого опыта и краткосрочных экспериментов, в которых установлено комплексное влияние содержания различных форм азота в выщелоченных черноземах и подвижного фосфора на урожайность сахарной свеклы, на эффективность применения под нее минеральных удобрений и их окупаемость прибавкой урожая.
Ключевые слова: сахарная свекла, чернозем выщелоченный, агрохимические свойства, азотные удобрения.
Сахарная свекла требовательна к условиям минерального питания и занимает одно из первых мест среди полевых культур по потреблению и выносу питательных веществ. В связи с этим, она хорошо отзывается на применение удобрений и изменение агрохимических свойств почв. В лесостепной зоне Средне-Русской провинции долевое участие минеральных удобрений в формировании урожаев составляет 33 % [1]. За счет повышения содержания питательных веществ в черноземах выщелоченных урожайность сахарной свеклы без внесения удобрений возрастала на 31-83 ц/га, в черноземах типичных - на 45-60, в черноземах обыкновенных - на 20 ц/га [2]. Такие данные получены без выделения каждого из агрохимических свойств, которые участвовали в продукционном процессе, а сравнивались эти показатели в совокупности, что не позволило оценить вклад каждого из них в формирование урожая. Данное обстоятельство вызывает интерес к проведению исследований по изучению влияния агрохимических свойств на урожайность сахарной свеклы и эффективность применения под нее минеральных удобрений как отдельно каждого из этих свойств, так и во взаимосвязи друг с другом в единой системе. Подобная работа была выполнена с зерновыми культурами и картофелем [3, 4].
Методика. Исследования проводили с помощью обобщения экспериментальных данных, полученных в длительном и краткосрочных полевых опытах. Длительный полевой опыт, заложенный на выщелоченном черноземе в 1936 г. проводил ВНИИСС им. А.Л. Мазлумова. В нем, наряду с учетом урожая, ежегодно определяли агрохимические свойства почвы по вариантом опыта. Кроме того, обобщали краткосрочные опыты агрохимической службы, где в схеме предусматривалось изучение эффективности азотных, фосфорных и калийных удобрений. Также опыты были проведены на выщелоченных черноземах Центрально-Черноземной зоны. При формировании выборки обязательным условием было наличие сопряженных данных по урожайности и агрохимическим показателям по вариантам опыта.
Для обобщения и обработки экспериментальных данных использовали метод математического моделирования, который применяли при разработке моделей для зерновых культур и картофеля. Для установления зависимости между агрохимическими свойствами почв, урожайностью сахарной свеклы и эффективностью минеральных удобрений проводили статистическую обработку данных с определением коэффициента корреляции и корреляционных отношений. Это позволило установить тесноту связи между изучаемыми факторами и выявить наиболее значимые. На основании установленных связей делали соответствующие расчеты.
Результаты и их обсуждение. Результаты исследований показали, что агрохимические свойства почвы в длительном полевом опыте значительно варьировали как по годам, так и по вариантам опыта. Содержание нитратного азота в слое 020 см колебалось в варианте без удобрений от 6,6 до 19,3
мг/кг, в варианте N90 Р45К45 от 9,1 до 67,7 мг /кг. Разница в степени обеспеченности почвы подвижным фосфором была менее выраженной, но все-таки достаточно заметной. На контроле самое низкое содержание Р205 составляло 78 мг/кг, а наиболее высокое 156 мг/кг. При внесении N90 Р90К90 эти показатели изменялись в пределах 89-175 мг/кг. Аналогичные данные получены и по содержанию подвижного калия.
В соответствии с этим изменялась урожайность сахарной свеклы. Статистическая обработка показала, что связь между содержанием нитратного азота и урожайностью сахарной свеклы в зависимости от варианта была линейной или криволинейной по форме, средней и сильной по тесноте и достоверной при уровнях значимости 0,1-0,001 (табл.1). Содержание подвижного фосфора также значимо коррелировало с урожайностью сахарной свеклы. Вклад данного фактора в изменчивость урожайности составил 42-47 %. Содержание подвижного калия в почве в меньшей степени повлияло на величину урожайности. В контрольном варианте связь была линейной, поскольку в данном случае критерий криволинейности отвергается вследствие превышения Ет над Еф. Коэффициент корреляции 0,2 свидетельствует о слабой тесноте связи между изучаемыми показателями. В вариантах с применением удобрений связь по той же причине оказалась линейной. Коэффициенты корреляции составляли 0,46; 0,19 и 0,39, что говорит о слабой и средней зависимости между изучаемыми показателями.
Аналогичная обработка данных проведена по краткосрочным опытам, но в отличие от длительного опыта это касалось только контрольного варианта. Урожайность с применением удобрений вычисляли по прибавкам, полученным от внесения азотных, фосфорных и калийных удобрений. В краткосрочных опытах азот определяли в почве методами Корнфильда и Кьельдаля. Анализ почв на содержание подвижных форм фосфора и калия проводили в обоих случаях по методу Чирикова.
Результаты статистической обработки показали, что агрохимические свойства почв в краткосрочных опытах также весьма существенно влияли на урожайность сахарной свеклы. Содержание азота, независимо от метода определения, значимо коррелировало с величиной урожайности. Теснота связи характеризовалась для метода Корнфильда коэффициентом корреляции 0,37, для метода Кьельдаля корреляционным отношением 0,44 при уровне значимости, соответственно, 0,001 и 0,001 (табл. 2). Степень обеспеченности почв подвижным фосфором оказывала заметное влияние на урожайность сахарной свеклы. Эта связь находилась в криволинейной зависимости. Корреляционное отношение при этом составило 0,38 при уровне значимости 0,001.
1. Связь между агрохимическими свойствами и урожайностью сахарной свеклы в длительном опыте (с 1936 по 2014 гг.)
Корреляция Критери
П итател й
ьные вещест ва Линейная Криволинейная линейно сти корреля ции
коэффицие
нты уровен ь значим ости корреляц ионное отношени е индекс уровен ь значим ости
кор ре-ляц детер мина детерми нации Рф Рт
ии ции
Без удобрений
расчеты. Результаты исследований говорят о том, что урожайность сахарной свеклы в зависимости от указанных агрохимических свойств варьировала в широких пределах. Разница между самым низким и самым высоким содержанием питательных веществ составляла полуторную и двукратную величины, как в вариантах без удобрений, так и с их внесением (табл. 3-5). При этом в длительном и краткосрочных опытах выявлены идентичные закономерности.
Шз 0,47 0,22 0,050 0,44 0,19 0,100 0,23 -
Р2О5 0,06 0,004 0,400 0,68 0,46 0,010 3,41 4,6
К2О 0,2 0,04 0,400 0,46 0,21 0,100 0,72 4,6
N90 Р90 К90
Шз 0,71 0,5 0,001 0,67 0,45 0,010 -0,2 -
Р2О5 0,49 0,24 0,050 0,69 0,47 0,010 1,8 4,6
К2О 0,19 0,04 0,400 0,42 0,17 0,200 0,94 5,9
3. Влияние содержания нитратного азота и подвижного фосфора в
выщелоченном черноземе на эффективность применения минеральных удобрений под сахарную свеклу и ее урожайность, ц/га
Содержание нитритного азота,
Содержание подвижного фосфора, мг/кг
2. Связь урожайности сахарной свеклы с агрохимическим свойствами чернозёмов выщелоченных
Корреляция Критерий
линейност
Линейная Криволинейная и корреляци
П итател ьн и
ые вещества коэффициен ты уровен ь значимости корре-ляцио индек с детер мина-ции уровен ь значимости
корре ляци и детер мина -ции н-ное отнош е-ние Рф Рт
Гумус -0,23 0,05 0,001 0,56 0,32 0,001 22,3 3
рН -0,28 0,08 0,001 0,23 0,05 0,001 - -
NКорнфилд 0,37 0,14 0,001 0,32 0,1 0,001 - -
NКьельдаль 0,19 0,04 0,400 0,44 0,19 0,01 19,3 5,7
Р2О5 0,23 0,05 0,001 0,38 0,14 0,001 12,3 4,4
К2О 0,2 0,04 0,001 0,36 0,13 0,001 4 5,7
Содержание подвижного калия практически не влияло на урожайность сахарной свеклы. В данном случае связь носила линейный характер, поскольку критерий криволинейности отвергается из-за того что Ет больше Fф. Коэффициент корреляции 0,2 свидетельствует о слабой зависимости, что подтверждается низким коэффициентом детерминации.
Таким образом, результаты статистической обработки материала показали, что значимым фактором, влияющим на урожайность сахарной свеклы является содержание азота (независимо от метода определения) и подвижного фосфора. Поэтому в модели урожайности были включены именно эти показатели, по которым были произведены дальнейшие
мг/кг 51-100 101-150 151-200
Без удобрений
< 10 234 258 283
10-15 282 310 341
> 15 305 338 367
N90 Р90-120 К90
< 10 298 327 360
10-15 359 395 434
> 15 388 431 467
Прибавка урожая от удобрений
< 10 64 69 77
10-15 77 85 93
> 15 90 93 100
Окупаемость удобрений прибавкой урожая кг/кг
< 10 24 26 29
10-15 29 31 34
> 15 33 34 37
4. Влияние содержания щелочногидролизуемого азота и подвижного фосфора в выщелоченных черноземах на эффективность применения минеральных удобрений под сахарную свеклу и на ее урожайность, ц/га
Содержание
азота(по Корнфильду), мг/кг
Содержание подвижного фосфора, мг/кг
< 50 51-100 101-150 151-200 >200
Без удобре ний
< 100 143 178 196 204 226
101-150 146 198 218 228 252 Содержание азота(по Содержание подвижного фосфора, мг/кг
151-200 192 224 245 257 283 Кьельдалю), мг/кг < 50 51-100 101-150 151-200 >200
> 200 206 240 263 277 305
Без удобрений
N90 Р90 К90
< 100 209 262 288 300 332
101-150 250 291 320 335 370
151-200 282 329 361 378 416
> 200 303 352 387 407 448
Прибавка урожая от удобрений
< 100 66 89 92 96 106
101-150 104 93 102 107 118
151-200 90 105 116 121 133
> 200 97 112 124 136 143
Окупаемость удобрений прибавкой урожая кг/кг
< 100 24 33 34 36 39
101-150 39 34 38 40 44
151-200 33 39 43 45 49
> 200 36 42 46 50 53
С повышенным содержанием азота в почвах, независимо от метода определения, и подвижного фосфора увеличивалась урожайность сахарной свеклы. Переход почв от низкого содержания азота и фосфора к высокому способствовал значительному приросту урожая. Прибавка урожайности составила 133-162 ц/га в вариантах без удобрений. В тех случаях, когда применялись удобрения прибавка урожая увеличилась до 169-239 ц/га.
Эффективность применения минеральных удобрений возрастала по мере увеличения содержания подвижного фосфора в почвах. Такая закономерность наблюдалась во всех рассмотренных выборках. Более высокая прибавка отмечена в опытах агрохимической службы, что можно объяснить наличием в этих выборках более широкой амплитуды варьирования содержания Р205 в почвах по сравнению с длительным опытом. Размах колебаний в краткосрочных опытах находился в пределах пяти классификационных групп: от низкой до очень высокой, тогда как в опыте ВНИИСС только от средней до высокой. Окупаемость минеральных удобрений прибавкой урожая подчинялась той же закономерности, т.е. с повышением содержания подвижного фосфора в почвах возрастала отдача от применения удобрений. В опытах агрохимической службы степень обеспеченности почв подвижным фосфором в большей мере оказывала влияние на окупаемость удобрений по сравнению с опытом ВНИИСС. При сравнении только трех классификационных групп (средней, повышенной и высокой) абсолютные величины различались незначительно.
5. Влияние общего азота и подвижного фосфора в выщелоченных черноземах на эффективность применения минеральных удобрений под сахарную свеклу и ее урожайность, ц/га
< 2300 200 231 254 265 294
2300-2700 221 257 283 295 326
2701-3000 228 265 291 304 336
> 3000 241 280 308 322 356
СЬ г
< 2300 267 310 342 357 394
2300-2700 287 334 367 384 424
2701-3000 293 341 375 392 432
> 3000 302 351 386 403 445
Прибавка урожая от удобрений
< 2300 67 79 88 92 100
2300-2700 66 77 84 89 98
2701-3000 65 76 84 88 96
> 3000 61 71 78 81 89
Окупаемость удобрений прибавкой урожая кг/кг
< 2300 25 29 33 34 37
2300-2700 24 29 31 33 36
2701-3000 24 28 31 33 36
> 3000 23 26 29 30 33
Заключение. Результаты исследований показали, что наибольшее влияние на величину урожайности сахарной свеклы на выщелоченном чернозёме оказывает содержание азота в почве, независимо от метода его определения, и подвижного фосфора. Данная закономерность установлена в длительном полевом опыте и краткосрочных экспериментах. Прибавка урожая от №К - удобрений в наибольшей степени зависела от обеспеченности почв подвижным фосфором. Одновременное увеличение содержания в почве азота и фосфора способствовало еще большему повышению урожайности Литература
1. Державин Л.М. Применение удобрений в интенсивном земледелии. - М.: Колос, 1992.-272 с. 2. Нормативы оценки урожайности зерновых культур, сахарной свеклы, льна-долгунца, картофеля и эффективности удобрений на основных почвах России.- М.:ЦИНАО, 2000.-72 с. 3. Региональные нормативы окупаемости минеральных удобрений прибавкой урожая зерновых культур.- М.: ВНИИА 2011.115 с.
4. Прогнозная оценка окупаемости минеральных удобрений прибавкой урожая картофеля в зависимости от агрохимических свойств почв.- М.: ВНИИА, 2014.-80 с.
EFFECT OF FERTILIZERS AND AGROCHEMICAL PROPERTIES OF LEACHED CHERNOZEMS ON THE YIELD OF SUGAR
BEET
S.A. Shafran1, V.A. Minakova2,1. V. Ilyushenko1, L. V. Aleksandrova2
Vryanishnikov All-Russian Scientific Research Institute of Agrochemistry, Russian Academy of Agricultural Sciences, ul. Pryanishnikova 31a, Moscow, 127550 Russia, E-mail: shafran38@mail.ru, 2All-Russian Research Institute of Sugar Beet, Ramon', Voronezh oblast, 396030 Russia
Generalized results of a long-term field experiment and short-term experiments are presented. An integral effect of the contents of different nitrogen forms and available phosphorus in leached chernozems on the yield of sugar beet, the efficiency of mineral fertilizers, and their recoupment by crop yield was revealed.
Keywords: sugar beet, leached chernozem, agrochemical properties, nitrogen fertilizers.
