CC BY
14
УДК 633.14:338.43
ВОЗДЕЛЫВАНИЕ ОЗИМОИ РЖИ НА РАДИОАКТИВНО ЗАГРЯЗНЕННЫХ ПОЧВАХ
Г.П. Малявко, д.с.-х.н., И.Н. Белоус, к.с.-х.н.
Брянская ГСХА, e-mail: [email protected]
Рассмотрены технологии возделывания озимой ржи с разным уровнем применения агрохимических средств. Установлено, что наиболее оптимальные технологические, экологические, биоэнергетические и экономические показатели производства зерна озимой ржи на загрязненных 137Cs дерново-подзолистых песчаных почвах обеспечили альтернативная 1, альтернативная 2 и переходная 1 технологии. В связи с диспаритетом цен применение интенсивной технологии не дает должного экономического эффекта, а экстенсивная технология сочетает в себе минимальную урожайность 0,64 т/га при низком качестве зерна.
Ключевые слова: озимая рожь, радиоактивно загрязненные дерново-подзолистые песчаные почвы, технология, агрохимические средства, урожайность, эффективность.
WINTER RYE CULTIVATION ON SOILS POLLUTED BY RADIOACTIVE ELEMENTS
G.P. Malyavko, I.N. Belous
There are being considered the technologies of winter rye cultivation with a different level of agrochemical means application. It has been established that the alternative 1, 2 and interim 1 technologies ensured the most reasonable technological, ecological, bioenergetic and economic indicators of winter rye grain production on sod-podzolic sandy soils polluted with 137Cs. Application of intensive technology doesn't allow to get desirable economic effect due to prices disparity, whereas the extensive one combines the minimum productivity of 0,64 t/h with grain poor quality.
Keywords: winter rye, sod-podzolic sandy soils polluted with radioactive elements, technology, agrochemical means, yield, efficiency.
Озимая рожь - важная продовольственная культура Нечерноземной зоны России. Среди зерновых она предъявляет самые низкие требования к плодородию почвы и применению агрохимических средств. Однако урожайность и особенно качество зерна в условиях радиоактивного загрязнения почв вследствие глобальной техногенной катастрофы на Чернобыльской АЭС, пока остаются низкими, что определяет эффективность производства. Поэтому целью исследований было теоретическое обоснование и экспериментальное подтверждение эффективности производства зерна озимой ржи на радиоактивно загрязненных дерново-подзолистых песчаных почвах.
Исследования проводили в многолетнем стационарном полевом опыте Новозыбковской сельскохозяйственной опытной станции ВНИИ люпина. Почва опытного участка - дерново-подзолистая, рыхлопесчаная, сформированная на древнеаллювиальной супеси, подстилаемой связным песком. Мощность гумусового горизонта составляет 20-22 см. Исходные показатели агрохимической характеристики почвы пахотного слоя следующие: содержание органического вещества 2,4-2,5%; рИКс1 6,76,9; гидролитическая кислотность (по Каппену-Гильковицу) 0,58-0,73 мг-экв/100 г почвы; сумма погло-
щенных оснований 7,18-16,88 мг-экв/100 г почвы; содержание подвижного Р2О5 и обменного К2О (по Кирсанову) соответственно 38,5-51,0 и 6,9-11,7 мг/100 г почвы. Плотность загрязнения почвы 137Сб варьирует от 526 до 666 кБк/м2. Опыт развернут в плодосменном севообороте со следующим чередованием культур: картофель - овес -люпин на зеленый корм - озимая рожь. Севооборот заложен в 1993 г., с 2009 г. началась пятая ротация. Объект исследований - сорт озимой ржи Пуховчанка.
В эксперименте применяли системный подход: в качестве единственного различия выступал не отдельный агроприем, а завершенная технология. Сравнивали и оценивали 10 технологий возделывания озимой ржи, различающиеся между собой уровнем использования агрохимических средств (табл. 1).
В качестве органического удобрения использовали подстилочный навоз крупного рогатого скота с удельной активностью 137Cs в среднем 890 Бк/кг. Химический состав навоза следующий (%): влага в среднем 77,2; азот 0,53; фосфор 0,25; калий 0,57. Из минеральных удобрений применяли аммиачную селитру (34,4% К), суперфосфат двойной гранулированный (45,4% Р2О5), калий хлористый (55,8% К2О). Всю расчетную дозу фосфорных удобрений
1. Схема полевого опыта (2006-2010 гг.)
Культура Технология
экстенсивная биологизиро-ванная альтернативная умеренная переходная интенсивная
1 2 1 2 1 2 1 2
Картофель Контроль Навоз, 80 т/га Навоз, 40 т/га + N75P30K90 N75P30K90 N150P60K180 N225P90K270
Овес - N55P20K50 N55P20K50 N110P40K100 N165P60K150
Люпин - Р20К40 Р20К40 Р40К80 Р60К120
Озимая рожь - N70P30K60 N70P 30K60 N140P60K120 N210P90K180
За севооборот Навоз, 80 т/га Навоз, 40 т/га + N200P100K240 N200P100K240 N400P200K480 N600P300K720
Примечание: 1 - без химических средств защиты растений; 2 - с применением пестицидов.
Технология 2006 г. 2007 г. 2008 г. 2009 г. 2010 г. Среднее Прибавка
1. Экстенсивная (контроль) 0,69 0,55 0,67 0,68 0,63 0,64 -
2. Биологизированная (последействие навоза, 80 т/га) 1,02 0,83 1,05 0,99 1,01 0,98 + 0,34
3. Альтернативная 1 (последействие навоза, 40 т/га + ^0Р30К60) 2,23 1,43 1,50 1,78 1,22 1,63 + 0,99
4. Умеренная 1 (М70Р30К60) 1,71 1,27 1,27 1,53 1,12 1,34 + 0,70
5. Переходная 1 (N^60^20) 2,61 1,82 1,63 2,54 1,42 2,00 + 1,36
6. Интенсивная 1 (^10Р90К180) 2,43 0,98 1,25 2,01 1,52 1,64 + 1,00
7. Альтернативная 2 (последействие навоза, 40 т/га + ^Р30Кб0 + пестициды) 2,49 2,02 1,86 2,02 1,55 1,99 + 1,35
8. Умеренная 2 ^70Р30Кб0 + пестициды) 1,85 1,16 1,43 1,84 1,01 1,46 + 0,82
9. Переходная 2 ОТ40Р60К120 + пестициды) 2,92 1,55 2,18 2,63 1,55 2,17 + 1,53
10. Интенсивная 2 (^10Р90К180 + пестициды) 2,91 1,46 2,26 2,20 1,33 2,03 + 1,39
НСР05 0,22 0,20 0,20 0,18 0,22 - -
вносили в предпосевную культивацию почвы. Азотные и калийные удобрения применяли дробно: ^0К60 ^ N3^30 до посева с осени + ^оК30 (весеннее возобновление вегетации); N140X420 ^ N30^ до посева с осени + ^0К90 (весеннее возобновление вегетации) + N43 (выход в трубку); ^10К180 ^ N30K30 до посева с осени + N9^50 (весеннее возобновление вегетации) + N93 (выход в трубку).
Система защиты растений озимой ржи предусматривала применение следующих пестицидов: фундазол 50% с.п. в дозе 0,6 кг/га осенью в фазе кущения; кампозан М в дозе 4 л/га и байлетон 25% с.п. в дозе 0,6 кг/га в фазе выход в трубку - колошение; децис 25% к.э. в дозе 0,3 л/га в фазе цветения.
Повторность вариантов опыта четырехкратная, посевная площадь делянки 90 м2, учетная 70 м2. Расположение делянок систематическое.
В результате исследований установлено, что урожайность зерна озимой ржи зависела от гидротермического коэффициента (ГТК) вегетационного периода и уровня интенсификации технологии (табл. 2). В оптимальном 2006 г. она изменялась от 0,69 т/га (экстенсивная технология) до 2,92 т/га (умеренная 2). В условиях менее благоприятного 2009 г. интервал урожайности несколько уступал и варьировал от 0,67 до 2,26 т/га, а в засушливом 2010 г. был значительно ниже 0,63-1,55 т/га. Таким образом, неравномерность выпадения осадков, очень слабая водоудерживающая способность песчаных почв, преобладающих в регионе, резко снижают эффективность применения агрохимических средств, и, следовательно, уменьшают продуктивность посевов озимой ржи.
В среднем за годы исследований минимальная урожайность зерна озимой ржи 0,64 т/га получена по экстенсивной технологии. По биологизированной технологии она увеличилась на 0,34 т/га по отношению к контролю, следовательно навоз (80 т/га), внесенный под первую культуру севооборота (картофель), проявил свое последействие в течение четырех лет. Однако действие органических удобрений носит явно затухающий характер, что особенно характерно для почв легкого гранулометрического состава [1].
Технология альтернативная 1 оказала более сильное положительное влияние на урожайность за счет эффекта взаимодействия минеральных удобрений ^оР30Кбо с половинной дозой навоза (40 т/га), прибавка составила 0,99 т/га.
Применение ^оРзоКо по технологии умеренной 1 повысило урожайность по сравнению с контролем на 0,7
т/га, а усиление фона питания в 2 раза практически прямо пропорционально увеличило прибавку, обеспечив урожайность по технологии переходной 1 на уровне 2,0 т/га. Дальнейшая интенсификация технологии не привела к росту урожайности, наоборот снизила на 0,36 т/га. Следовательно, интенсификация уровня питания в опыте перешла через свой оптимум, поэтому необходимо искать возможности интенсификации системы защиты растений.
Комплексное применение удобрений и пестицидов позволило получить максимальную (1,53 т/га) прибавку зерна по технологии переходной 2.
По технологиям альтернативной 2 и интенсивной 2 урожайность озимой ржи была одного порядка, что указывает на принципиальную возможность, оптимизируя блок химизации, получать высокий урожай при значительно меньшем расходе на единицу площади минеральных удобрений и имеет не только существенное экологическое, но и важное экономическое значение.
Содержание 137Сб в зерне озимой ржи зависело от метеорологических условий вегетационного периода и от уровня интенсификации технологии (табл. 3). Максимальные значения 137Сs (88-170 Бк/кг) отмечены в условиях острозасушливого 2010 г. Продукцию, полученную по экстенсивной и биологизированной технологиям в этот год, можно охарактеризовать как экологически «грязную», так как содержание радиоцезия превышало норматив (СанПиН 2.3.2.1078-01) для продовольственного зерна - 60 Бк/кг.
3. Влияние технологий возделывания на содержание 137С$ в зерне озимой ржи, Бк/кг
Техно- 2006 г. 2007 г. 2008 г. 2009 г. 2010 г. Сред- Ксн*
логия нее
1 46 40 35 69 170 72 -
2 23 33 25 44 88 43 1,7
3 13 30 21 30 50 29 2,5
4 13 36 19 36 31 27 2,7
5 10 34 18 30 27 24 3,0
6 14 28 19 32 23 23 3,1
7 12 28 21 30 41 26 2,7
8 15 33 23 35 27 27 2,7
9 11 19 22 26 31 22 3,3
10 10 21 23 24 16 19 3,8
*Ксн - коэффициент снижения. Расшифровка вари-
антов технологий дана в таблице 2.
Показатель Технология
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
Урожайность зерна, т/га 0,64 0,98 1,63 1,34 2,00 1,64 1,99 1,46 2,17 2,03
Получено энергии с урожаем, ГДж/га 8,44 12,92 21,48 17,66 26,36 21,62 26,23 19,24 28,60 26,76
Затрачено энергии, ГДж/га 8,34 8,56 15,6 15,51 22,36 28,74 17,16 16,88 23,84 30,47
Чистый энергетический доход, ГДж/га 0,10 4,36 5,88 2,15 4,00 -7,12 9,07 2,36 4,76 -3,71
Энергетическая себестоимость, ГДж/т 13,03 8,73 9,57 11,57 11,18 17,52 8,62 11,56 10,99 15,01
Коэффициент энергетической эффективности 0,01 0,51 0,38 0,14 0,18 -0,25 0,53 0,14 0,20 -0,12
Биоэнергетический коэффициент посева 1,01 1,51 1,38 1,14 1,18 0,75 1,53 1,14 1,20 0,88
Стоимость валовой продукции, тыс. руб/га 3,97 6,08 10,11 8,31 12,40 10,17 12,34 9,05 13,45 12,59
Производственные затраты, тыс. руб/га 2,70 2,73 4,11 4,09 6,44 8,69 7,55 7,53 9,89 12,13
Себестоимость зерна, тыс. руб/т 4,22 2,79 2,52 3,05 3,22 5,30 3,79 5,16 4,56 5,98
Чистый доход, тыс. руб/га 1,27 3,35 6,00 4,22 5,96 1,48 4,79 1,52 3,56 0,46
Уровень рентабельности, % 47,0 122,7 146,0 103,2 92,6 17,0 63,4 20,2 36,0 3,8
Примечание. Расшифровка технологий представлена в таблице 2.
В среднем максимальная (72 Бк/кг) концентрация 137Сs отмечена по экстенсивной технологии, что также выше норматива. Повышение уровня интенсификации технологии способствовало значительному снижению содержания радиоактивного цезия в зерне озимой ржи. Так, по альтернативной и умеренной технологии загрязнение 137Сs основной продукции озимой ржи уменьшилось в 2,5-2,7 раза по сравнению с контролем. Наиболее эффективными были технологии переходная и интенсивная, обеспечившие минимальное содержа-
1^П 1
ние Сб в зерне. Снижение загрязнения Сs происходит за счет увеличения урожайности, т.е. наблюдается биологический процесс разбавления, а также улучшаются агрохимические свойства почвы в результате применения удобрений, что способствует закреплению ионов 137Сs в почвенно-поглотительном комплексе и меньшему переходу его в растения [2-4]. Следовательно в экстремальной ситуации при загрязнении почв радиоактивным цезием до 666 кБк/м2 для получения нормативно чистого зерна озимой ржи необходима оптимизация интенсификации технологии за счет внесения органических и минеральных удобрений.
Агроэнергетический анализ свидетельствует, что энергия накопленная в зерне озимой ржи превышала затраты на возделывание по всем технологиям за исключением интенсивной (табл. 4).
Наибольшее превышение отмечено по альтернативной 1, 2 и переходной 1 технологиям, где получены минимальные энергозатраты на единицу продукции. По степени энергосберегаемости технологии возделывания озимой ржи распределились в следующем убывающем порядке: альтернативная - биологизированная - переходная - умеренная - экстенсивная - интенсивная.
Анализ экономической эффективности подтверждает, что в целом по опыту неоспоримые преимущества имели альтернативная 1, 2 и переходная 1 технологии, где отмечена стабильная урожайность, низкая себестоимость зерна (2,52, 3,79 и 3,22 тыс. руб/т), наиболее высокий чистый доход (6,00, 4,79 и 5,96 тыс. руб/га) при уровне рентабельности (146,0, 63,4 и 92,6%) соответственно.
Интенсивная технология, основанная на применении высокой (К210Р90К180) дозы минеральных удобрений, как в сочетании с пестицидами, так и с их исключением не обеспечила должного экономического эффекта, так как происходит снижение отдачи от вложенных средств, следствием чего служит рост себестоимости и снижение рентабельности.
Таким образом, экстенсивная технология сочетает в себе минимальную урожайность 0,64 т/га при низком качестве, где накопление 137Сн превышает норматив (72 Бк/кг) для продовольственного зерна. Альтернативная технология, базирующаяся на применении органоминеральной системы удобрения, обеспечила урожайность на уровне 1,63-1,99 т/га, что превышает контроль в 2,5-3,1 раза. По переходной технологии, основанной на использовании средних норм ^140Р60К120 минеральных удобрений, урожайность достигла 2,00-2,17 т/га, которую мы считаем оптимальной. Прибавка к контролю составила 1,36-1,53 т/га, кратность снижения содержания 137Cs в основной продукции озимой ржи достигла 3,0-3,3 раз по сравнению с контролем. В связи с диспаритетом цен применение интенсивной технологии не дает должного экономического эффекта.
Литература
1. Новиков М.Н. Исследование вопросов эффективности использования различных видов и форм органических удобрений. Автореф. дисс. д.с.-х.н. - М., 1994. - 42 с.
2. Алексахин Р.М., Моисеев И.Т., Тихомиров Ф.А. Поведение 137 Cs в системе почва-растение и влияние внесения удобрений на накопление радионуклида в урожае // Агрохимия, 1992, № 8. - С. 127.
3. Белоус Н.М., Шаповалов В.Ф. Продуктивность пашни и реабилитация песчаных почв. - Брянск, 2006. - 432 с.
4. Белоус Н.М. и др. Радиационная обстановка и эффективность защитных мероприятий на территории Брянской области // Агроэкологические аспекты устойчивого развития АПК на территориях загрязненных радионуклидами: материалы международной научно-практической конференции. - Брянск: Издательство Брянской ГСХА, 2011. - С. 42-48.
