Влияние длительного применения удобрений на про дуктивность севооборота и изменение агрохимических показателей дерново-подзолистой среднесуглинистой почвы центрального района россии
На правах рукописи
ПОВЕТКИН Владимир Анатольевич ВЛИЯНИЕ ДЛИТЕЛЬНОГО ПРИМЕНЕНИЯ УДОБРЕНИЙ НА ПРО ДУКТИВНОСТЬ СЕВООБОРОТА И ИЗМЕНЕНИЕ АГРОХИМИЧЕСКИХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ ДЕРНОВО-ПОДЗОЛИСТОЙ СРЕДНЕСУГЛИНИСТОЙ ПОЧВЫ ЦЕНТРАЛЬНОГО РАЙОНА РОССИИ Специальность – 06.01.04.- агрохимия
Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук
Москва 2010
Работа выполнена на кафедре агрономической и биологической химии Российского государственного аграрного университета – МСХА имени К.А.
Тимирязева
Научный консультант: доктор сельскохозяйственных наук, профессор Демин Вадим Александрович
Официальные оппоненты: доктор сельскохозяйственных наук, профессор Державин Леонид Михайлович кандидат биологических наук Цыгуткин Александр Семенович ГНУ Московский НИИСХ «Немчиновка»
Ведущая организация:
Защита состоится « 06 » декабря 2010 г. в «14» часов «30» мин. на заседа нии диссертационного совета Д 220.043.02 при Российском государственном аграрном университете – МСХА имени К.А. Тимирязева. Адрес: 127550, Моск ва, ул. Тимирязевская, 49, Ученый совет РГАУ-МСХА имени К.А. Тимирязева.
С диссертацией можно ознакомиться в центральной научной библиотеке РГАУ - МСХА имени К.А. Тимирязева.
Автореферат разослан «03» ноября 2010 года и размещен на сайте уни верситета www.timacad.ru
Ученый секретарь диссертационного совета Т.В. Шнее
Общая характеристика работы
Актуальность работы заключается в длительности проведения полевого опыта (25 лет) и в использовании метода дифференцированного нормативного баланса для расчета доз удобрений на различные уровни планируемой урожай ности. В предлагаемом методе учитывается обеспеченность хозяйств удобре ниями и различная величина ожидаемой прибавки урожая, отражается измене ние агрохимических показателей почвы.
Цели и задачи исследования. Цель проведения исследований в полевом опыте состояла в комплексном обосновании рациональных уровней примене ния удобрений в районах интенсивной химизации земледелия Нечерноземной зоны. Нормы внесения элементов питания были рассчитаны методом диффе ренцированного нормативного баланса (по В.А.Демину, 1981) на получение различной планируемой урожайности сельскохозяйственных культур и измене ние агрохимических показателей почвы в 4-польном севообороте. Для дости жения поставленной цели решались следующие задачи:
1) установить влияние различных уровней насыщенности севооборота удобре ниями на урожайность сельскохозяйственных культур и оценить возмож ность получения разных уровней планируемого урожая в севообороте;
2) изучить изменение основных показателей качества получаемой продукции в зависимости от возрастающих доз удобрений;
3) изучить влияние разных систем удобрения при их длительном применении в севообороте на изменение основных агрохимических свойств почвы;
4) дать энергетическую оценку эффективности изучаемых систем удобрения.
Научная новизна работы состоит в использовании метода дифференци рованного нормативного баланса для расчета доз удобрений на разные уровни планируемой урожайности на дерново – подзолистой почве Центрального рай она Нечерноземной зоны. Определены для условий дерново – подзолистой поч вы Центрального района конкретные параметры (вынос питательных веществ, нормативы баланса питательных элементов и коэффициенты их использования из почвы и удобрений), необходимые для расчета доз удобрений на планируе мую урожайность сельскохозяйственных культур. В работе приведены данные о интенсивности изменения основных агрохимических показателей почвы при длительном применении разных систем удобрения. Показана энергетическая эффективность изучаемых систем удобрения.
Практическая значимость работы. Результаты проведенных исследо ваний, а также сам метод дифференцированного нормативного баланса для рас чета доз удобрений, рекомендуются для хозяйств Центрального района Нечер ноземной зоны России. Для регулирования почвенного плодородия предлагает ся использовать нормативы затрат питательных веществ и нормативы баланса, представленные в диссертации.
Апробация работы. Материалы исследований ежегодно докладывались на заседаниях кафедры агрономической и биологической химии РГАУ-МСХА.
По теме исследований опубликовано 6 работ.
Объем работы. Диссертация изложена на 167 страницах машинописного текста, содержит 21 таблицу, 9 рисунков, 22 приложений. Работа состоит их введения, 2 глав, выводов, предложений производству. Список использованной литературы включает 237 наименований, в том числе 22 зарубежных источни ков.
Объект и методы исследований. 4-польный полевой севооборот на бывшем опытном поле учхоза “Михайловское” Подольского района, Москов ской области на дерново-подзолистой среднесуглинистой почве, представлен ный следующим чередованием культур: однолетние травы (вика с овсом) - ози мая рожь – картофель – ячмень. С 1999г. озимую рожь заменили на озимую пшеницу и ячмень на яровую пшеницу.
Исследования проводились в 1998-2001 гг. Опыт был заложен осенью 1975 г. Перед закладкой почва была произвесткована по полной гидролитиче ской кислотности (повторно в 1985г) и в год закладки опыта имела следующие агрохимические показатели (в слое 0-20 см): гумус (по Тюрину) – 1,6 %;
рН со левой вытяжки – 5,9-6,0;
гидролитическая кислотность – 2,3-2,4, сумма погло щенных оснований – 10,9-11,6 мг-экв/ 100 г почвы;
степень насыщенности ос нованиями – 82-83%;
кальций – 7,6 - 7,9 и магний – 1,2 - 1,3 мг-экв. на 100 г почвы;
подвижные формы (по Кирсанову) фосфора – 10,8 - 11,8 и калия – 11,5 12,2 мг на 100 г почвы. Опыт развернут в пространстве всеми четырьмя полями севооборота, имеет 6 вариантов в 4-кратной повторности. Общая площадь де лянки 151,2 м2 (8,4 x 18 м), учетная - 30-80 м2. У севооборота 2 участка: на 1-ом участке изучались основные дозы удобрений, на 2-ом – с 1996г - последействие фосфорных и калийных удобрений. В севообороте выращивались следующие сорта сельскохозяйственных культур: вика - «Льговская», овес – «Гам бо/(Скакун в 2000г)», озимая рожь – «Восход 1», озимая пшеница – «Москов ская 39», картофель – «Невский», ячмень – «Зазерский 85/(Завет-2001г)», яро вая пшеница – «Иволга».
Схема опыта:
Участок 1. Контроль - без удобрений.
2. Первый уровень минеральной системы удобрения (N33 P26 K79, всего кг д.в. на 1 га).
3. Первый уровень навозно-минеральной системы удобрения (N8 K13 + 17.5т навоза в среднем на 1 га, всего 214 кг д.в.).
4. Второй уровень минеральной системы удобрения (N93 P44 K126, всего в среднем 263 кг д.в. на 1 га).
5. Второй уровень навозно-минеральной системы удобрения (N69 P13 K29 + 17.5 т навоза в среднем на 1 га, всего 304 кг д.в.).
6. Второй уровень минеральной системы удобрения (N93 K126 и 175P205 вно сится в запас на 4 года, всего в среднем 263 кг д.в. на 1 га севооборота).
Участок 1. Контроль (без удобрений).
2. Первый уровень минеральной системы удобрения (N33 K79, всего 112 кг д.в. на 1 га).
3. Первый уровень навозно-минеральной системы удобрения (N8+17.5 т навоза в среднем на 1 га, всего 201 кг д.в.).
4. Второй уровень минеральной системы удобрения (N93, всего 93 кг д.в. на га).
5. Второй уровень навозно-минеральной системы удобрения (N69 + 17.5 т на воза в среднем на 1 га, всего 262 кг д.в.).
6. Второй уровень минеральной системы удобрения (N93 K126, всего 219 кг д.в. на 1 га).
При возделывании культур использовали общепринятые технологии вы ращивания в условиях Московской области.
Таблица Дозы минеральных удобрений в севообороте за 1996-1999гг. и 2000-2001гг., кг д.в./га (участок 1) Вариант 2 Вариант 3 Вариант 4 Вариант 5 Вариант Чередование культур N P2O5 K2O N P2O5 K2O N P2O5 K2O N P2O5 K2O N P2O5 K2O Одн. тр.
60 175 в (сено) 30 - 90 - - - 60 20 145 20 - - за Оз. рожь* 65 пас (оз. пшен.) 20 30 60 - - 50 65 45 100 50 - 75 на 140 четы Картофель 35 40 125 30 - - 140 65 230 135 - - ре Ячмень 105 года (яр. пшен.) 45 35 40 - - - 105 45 30 70 50 40 В среднем по 33 26 79 8 - 13 93 44 126 69 13 29 93 44 севообороту Всего NPK 138 21 263 111 * - С 1997г. озимая рожь была заменена озимой пшеницей, а с 1999 г. ячмень - яровой пше ницей.
В расчетах учитывались: хозяйственный вынос питательных веществ ос новной и побочной продукцией, действие и последействие минеральных, орга нических удобрений и азота пожнивно - корневых остатков бобовых культур с использованием коэффициентов распределения элементов питания не более чем за 3 года. Вынос питательных веществ единицей урожая брали по справоч нику агронома Нечерноземной зоны (1973), а также по данным В.А. Демина (1985). Дозы удобрений (табл. 1, 2) на планируемую урожайность рассчитаны методом дифференцированного нормативного баланса (по В.А. Демину, 1981) с учетом планируемой прибавки урожая (табл. 3).
Таблица Дозы минеральных удобрений в севообороте за 1996-1999гг. и 2000-2001гг., кг д.в./га (участок 2) Вариант 2 Вариант 3 Вариант 4 Вариант 5 Вариант Чередование культур N P2O5 K2O N P2O5 K2O N P2O5 K2O N P2O5 K2O N P2O5 K2O Одн. тр.
(сено) 30 - 90 - - - 60 - - 20 - - 60 - Оз. рожь (оз. пшен.) 20 - 60 - - 65 - - 50 - - 65 - Картофель 35 - 125 30 - - 140 - - 135 - - 140 - Ячмень (яр. пшен.) 45 - 40 - - - 105 - - 70 - - 105 - В ср. по 33 - 79 8 - - 93 - - 69 - - 93 - севообороту Всего NPK 112 8 93 69 Примечание: Указанные дозы удобрений относятся к 6 и 7 ротациям.
Из минеральных удобрений в опыте применяли аммиачную селитру, ам мофос, двойной гранулированный суперфосфат и хлористый калий;
из органи ческих - подстилочный навоз. Навоз вносили под однолетние травы (30 т/га) и под картофель (40 т/га) или в среднем 17,5 т на 1 га севооборота. Среднее со держание питательных веществ в навозе КРС составило: 0,4% N, 0,2% Р2О5 и 0,5% К2О на сырую массу. Фосфорные, калийные удобрения и навоз вносили под культуры ярового клина под зяблевую вспашку, а азотные удобрения - вес ной под культивацию. Под озимые зерновые культуры 1/3 часть азота от общей дозы вносили до посева под культивацию, а 2/3 давали в ранневесеннюю под кормку. В процессе вегетации культур применялись рекомендованные средства защиты растений от сорняков, вредителей и болезней. Учет урожая проводили сплошным методом. Урожай зерна приводили к стандартной влажности - 14%.
Урожай соломы зерновых культур и ботанический состав смесей однолетних трав определяли по пробному снопу и пересчитывали на 16%-ю влажность. Со отношение клубней и ботвы картофеля определяли по смешанному образцу, отобранному из 10 кустов.
Подготовку растительных образцов, отобранных перед уборкой урожая, а также их химические анализы проводили общепринятыми методами, в соответ ствии с ГОСТом. Математическую достоверность полученных результатов оп ределяли методом дисперсионного анализа с помощью программы STRAZ, разработанной на кафедре кибернетики МСХА им. К.А. Тимирязева.
В работе учтены данные работ, полученные с 1975г., в том числе: доктор ской диссертации В.А. Демина на тему: «Обоснование рациональных систем удобрения в севооборотах при интенсификации сельскохозяйственного произ водства» (1985г.), а также кандидатских диссертаций Ю.А. Волкова (1991г.), Муссы Ауду (2001г.) и А.И. Сырцева (2007г.).
Автор принимал участие в полевых и лабораторных исследованиях с по 1998 г. на сходном по целям, схеме и методике проведения длительном опы те в учхозе «Дружба» Переславского района, Ярославской области.
Результаты исследований Влияние расчетных систем удобрения на величину урожая сельско хозяйственных культур. В зависимости от уровней насыщенности севооборо та удобрениями получены разные прибавки урожайности сельскохозяйствен ных культур (табл.3).
Урожайность сена однолетних трав без применения удобрений в исследуемый период (1998-2001г.) составила в среднем 2,4 т/га, с колебаниями от 1,8 до 3,3 т/га. На каждый процент гумуса приходится 1,5 т/га сена.
Применение первого уровня минеральной системы удобрений (вариант 2) способствовало увеличению выхода грубого корма в среднем на 1,1 т/га или 46%. Внесение удобрений, расчитаных на первый уровень навозно минеральной системы удобрения (вариант3), дополнительно дало еще 1,6 т/га сена. Четвертый вариант, расчитанный на второй уровень минеральной системы удобрения, обеспечил урожайность анологичную третьему варианту.
Нибольшая урожайность сена получена в пятом варианте при применении второго уровня навозно – минеральной системы удобрения (263 кг д.в.
минеральных удобрений и 17,5 т навоза в среднем на 1 га севооборота).
Применение этой системы удобрения позволило получить в среднем за 4 года 6,1 т сена с 1га (прибавка от контроля составила – 3,7т/га). При внесении фос фора в запас на 4 года (6-ой вариант) наблюдались несколько более высокие урожаи однолетних трав только в первый год, чем в 4-ом варианте, где фосфор вносился ежегодно. В 2000г. на всех вариантах, где применялись расчетные до зы удобрений, урожайность сена однолетних трав была выше плановой (макси мально в третьем варианте на 15%). Наивысшая урожайность отмечена в 5-ом варианте - 7,6 т/га, при втором уровне навозно-минеральной системы удобре ния. В среднем за 26 лет исследований фактическая урожайность сена однолет них трав (участок 1) при первом уровне минеральной системы удобрения (вто рой вариант) составила 4,5 т/га, 160% от контроля;
при первом уровне навозно минеральной системы удобрения (вариант 3), как и увеличение дозы удобрений до второго уровня минеральной системы удобрения (вариант 4), обеспечивало в среднем одинаковую урожайность - 5,8т/га, 219%. Наибольшая прибавка Таблица Урожайность сельскохозяйственных культур в севообороте, т/га.
Плани- Средняя урожайность по повторностям руемая год за периоды проведения опыта Вариант урожай 1998 1999 2000 2001 1998-2001 1976 - ность Однолетние травы (сено) 1 3,5 2,2/2,1 1,8/1,8 2,3/2,3 3,2/3,3 2,4/2,4 2,7/3, 2 4,5 2,6/2,5 2,4/2,5 4,9/4,7 4,2/4,3 3,5/3,5 4,5/4, 3 6,0 4,2/4,0 3,6/3,5 6,9/6,8 5,8/5,9 5,1/5,0 5,9/5, 4 6,0 4,3/4,3 4,0/3,9 6,2/6,0 5,8/5,9 5,1/5,0 5,8/5, 5 7,0 5,8/5,8 4,3/4,1 7,6/7,5 7,1/6,9 6,1/6,0 6,8/6, 6 6,0 4,4/4,6 3,9/3,9 6,4/6,3 5,8/5,9 5,1/5,0 5,9/5, НСР05 0,3/0,4 0,1/0,1 0,2/0,1 0,1/0,1 0,2/0,2 0,2/0, Озимая рожь (озимая пшеница с 1997г.) 1 2,5 2,1/1,9 1,8/1,7 2,1/2,1 2,5/2,4 2,1/2,0 2, 2 3,5 2,4/2,2 2,1/2,1 2,8/2,9 3,7/3,5 2,8/2,7 3, 3 4,0 3,2/2,8 2,7/2,6 4,7/4,7 4,1/4,0 3,7/3,5 3, 4 4,5 4,0/3,8 3,3/3,2 4,5/4,2 4,5/4,2 4,1/3,9 4, 5 5,0 4,4/4,0 3,0/3,0 4,9/4,7 5,1/5,0 4,4/4,2 4, 6 4,5 4,1/3,7 3,3/3,3 4,6/4,3 5,0/4,8 4,3/4,0 4, НСР05 0,3/0,3 0,1/0,1 0,1/0,2 0,2/0,2 0,2/0,3 0, Картофель 1 13 10,0/- 13,1/11,8 12,6/11,6 5,8/- 10,4/11,7 12,3/13, 2 20 13,4/- 19,5/18,9 19,0/18,6 7,8/- 14,9/18,8 17,3/19, 3 26 16,5/- 22,7/25,5 24,2/21,7 10,1/- 18,4/23,6 20,6/22, 4 30 20,6/- 31,2/31,2 29,4/27,4 9,1/- 22,6/29,3 23,5/23, 5 35 22,8/- 34,9/33,3 30,1/28,0 11,3/- 24,8/30,7 25,3/24, 6 30 20,1/- 31,0/29,0 28,5/25,2 9,3/- 22,2/27,1 23,0/22, НСР05 0,9/- 2,3/2,8 2,8/4,4 0,7/- 1,5/2,3 1,5/2, Ячмень (Яровая пшеница с 1999г.) 1 2,5 1,8/1,8 - 2,4/2,3 2,1/2,2 2,1/2,1 2,1/2, 2 3,5 2,9/2,7 - 3,3/3,1 3,2/3,2 3,1/3,0 3,0/3, 3 4,0 3,0/2,8 - 3,7/3,8 3,8/3,9 3,5/3,5 3,8/3, 4 4,5 3,4/3,2 - 4,4/4,3 4,2/4,2 4,0/3,9 4,3/3, 5 5,0 4,0/3,7 - 4,5/4,4 4,5/4,5 4,3/4,2 4,7/3, 6 4,5 3,6/3,4 - 4,0/4,0 4,4/4,5 4,0/4,0 4,2/3, НСР05 0,3/0,3 - 0,1/0,1 0,2/0,1 0,3/0,3 0,25/0, Примечание: числитель – участок 1, знаменатель – участок 2.
урожая наблюдалась на 5-ом варианте опыта, при самой высокой дозе удобре ний, составив 6,8 т/га, 251% от контроля. Урожайность зерна озимой пшеницы после однолетних трав на неудобренном варианте в среднем за исследуемые года составила 2,1 т/га. Применение расчетных систем удобрения в севообороте позволило получить последовательный прирост урожая зерна озимой пшеницы на 0,7;
1,6 и 2,0 т/га во 2;
3 и 4 вариантах соответственно по сравнению с кон тролем. Дальнейшее увеличение количества вносимых туков (вариант 5) приве ло к росту урожайности еще на 0,3т. Внесение фосфора в запас на 4 года (вари ант 6) при дозах минеральных удобрений, рассчитанных на второй уровень урожайности (вариант 4), обеспечило прибавку 0,2т. по сравнению с ежегод ным.
Наилучшим для озимой пшеницы оказался 2001 год. Урожайность в пер вом, третьем, четвертом и пятом вариантах была на уровне плановых показате лей, а во втором и шестом превысила контроль на 6 и 11% соответственно. В среднем же за указанные 4 года не была достигнута планируемая урожайность.
Это объясняется в том числе и неблагоприятными погодными условиями в ве гетационный период 1999 года. Следствием этого явился значительный недобр урожая, что составило лишь 72, 60, 68, 73 и 60% от планируемой урожайности по 1,2,3,4 и 5-му вариантам соответственно. Применение рассчитанных доз удобрений способствовало лучшему перенесению неблагоприятных погодных условий, а при оптимальных погодных условиях превышению запланированной урожайности.
За 26 лет исследований по картофелю получена урожайность 17-25 т/га.
Даже 1999 год, когда были очень неблагоприятные погодные условия (летняя засуха), для картофеля оказался наиболее положительным относительно других культур севооборота. Причем в этот год получен высокий урожай картофеля (в 5-ом варианте – 34,9 т/га). Здесь оказало действие проведение дополнительных влагосберегающих обработок и выпадение осадков в особо важные периоды роста картофеля.
В 1998 году при возрастании доз удобрений в севообороте существенно увеличивалась урожайность зерна ячменя, прибавка составила: от – 1,1 до 2, т/га. Урожай зерна яровой пшеницы в 1999 году не был получен в связи с не благоприятными погодными условиями (высокая температура и дефицит вла ги). В 2000 году погодный фактор способствовал высокому урожаю этой куль туры на обоих участках - до 4,5 т/га на 5 варианте. В 2001 году не произошло достоверных изменений по динамике урожайности в отличие от предыдущего года. И только шестой вариант, где фосфор вносили в запас на 4 года, дал на 0, т/га больше, чем аналогичный вариант 2000 года. Урожайность яровых зерно вых на втором участке, где с 1996г изучается последействие РК, в среднем за четыре года исследований не отличалась от урожайности на первом участке.
Анализируя данные по урожайности культур второго участка, где изуча лось последействие фосфорных и калийных удобрений, можно утверждать о почти полной аналогии первому.
Полученные нами данные урожайности за 26 лет исследований в сево обороте позволяют заключить, что при хорошей организации труда и выполне нии всех современных агротехнических приемов можно получить высокие урожаи сельскохозяйственных культур с умеренным применением удобрений в данном районе. В опыте не исчерпаны возможности получения высоких урожа ев картофеля, однолетних трав и других культур, так как наблюдается высокий прирост их урожайности на 5-м варианте по сравнению с предшествующим ва риантом опыта.
Перевод в кормовые единицы продуктивности севооборота выбран нами для оценки энергетической эффективности изучаемых системы удобрения. Ко эффициенты пересчета брали из справочника «Состав и питательность кормов, 1986 г»: для клубней картофеля – 0,29 (ботву не учитывали), сено вико - овся ной смеси – 0,51;
зерна ячменя – 1,05, озимой пшеницы – 1,14;
для соломы яч меня – 0,32, озимой пшеницы – 0,22. Продуктивность контрольного варианта в среднем за 4 года исследуемого периода составила 2,57 т. корм. ед., что свиде тельствует о достаточно высоком естественном плодородии дерново подзолистой почвы. Внесение минеральных удобрений, рассчитанных на пер вый уровень урожайности (138 кг д.в./га - вар. 2) обеспечило прибавку на 1, т. корм. ед.;
при увеличении норм вносимых удобрений до 214 кг д.в. (вар. 3) прибавка возросла до 2,00 т. корм. ед. по отношению к контролю.
Таблица Продуктивность севооборота в различные периоды исследований, т. корм.
ед./га.
ва 1998-2001 1976-2001 план ри в ср. по прибавка окупае- в ср. прибавка окупае- в ср. прибавка окупае ан сево- продук- мость 1 кг по се- продук- мость 1 кг по се- продук- мость 1 кг т оборо- тивности д.в. удоб- вообо- тивности д.в. удоб- во- тивности д.в. удоб ту от удобре- рений, роту от удоб- рений, оборо от удоб- рений, ний корм. ед. рений корм. ед. ту рений корм. ед.
1 2,57 - - 2,64 - - 3,13 - 2 3,64 1,07 7,8 3,91 1,26 9,1 4,46 1,33 9, 3 4,57 2,00 9,4 4,79 2,14 10,0 5,43 2,31 10, 4 5,20 2,63 10,0 5,29 2,65 8,7 6,07 2,94 11, 5 5,70 3,13 10,3 5,78 3,13 10,3 6,91 3,78 12, 6 5,24 2,67 10,2 5,30 2,65 10,1 6,07 2,94 11, Доза удобрений в 263 кг. д.в. на 1 га, еще увеличила продуктивность еще на 0,63 т. корм. ед. Дальнейшее увеличение уровня насыщения удобрениями до второго уровня навозно-минеральной системы (до 304 кг д.в., вар.4) дало мак симальную прибавку продуктивности севооборота в размере 3,13 т., что обес печило выход в 5,70 т. корм. ед. (табл.4).
Продуктивность севооборота за период 1976 – 2001 по вариантам была чуть выше, чем за период 1998 – 2001г (рис. 1). Данная разница была в преде лах от 0,06 до 0,27т. корм. ед. Это связано с тем, что до 1991г расчетные дозы удобрений были выше, чем в настоящее время, и вносились с дополнительной целью - окультуривания почвы, а, начиная с четвертой ротации, стали поддер живающими, сохраняющие достигнутый уровень плодородия. Изменилась и 7, Продуктивность, т. корм. ед.
6, 5, 4, 3, 2, 1, 0, 1 2 3 4 5 Вариант 1998-2001 1976-2001 Планируемая Рисунок 1. Продуктивность севооборота.
структура севооборота. Однако запланированная продуктивность по анализи руемому периоду (1976 – 2001г.) не была достигнута ни по одному из вариан тов. Отставание по вариантам составило 0,49;
0,55;
0,64;
0,78 и 1,13 т. корм. ед.
соответственно по 1;
2;
3;
4;
5 и 6-му вариантам.
Влияние удобрений на качество урожая сельскохозяйственных куль тур. Повышение доз удобрений существенно увеличивало содержание основ ных питательных элементов (азота, фосфора и калия) во всех культурах сево оборота (таблица 5). При применении первого уровня минеральной системы удобрения (вар. 2) значительно возросло содержание азота и калия в основной и побочной продукции всех культур по сравнению с контрольным вариантом. По мере увеличения доз удобрений существенно повысилось относительное со держание азота в побочной и основной продукции картофеля в среднем за 1998-2001 гг. и имело наивысший показатель в 5 варианте (второй уровень на возно-минеральной системы удобрения): прибавка в клубнях и ботве относи тельно контроля составила 30% как на первом, так и на втором участках.
Таблица Содержание питательных веществ в урожае культур севооборота в сред нем за 1998-2001гг., % на в.с.м.
Основная продукция Побочная продукция Вариант N P2O5 K2O N P2O5 K2O Картофель 1 1,24/1,26 0,56/0,49 1,91/1,91 1,36/1,36 0,43/0,37 1,92/1, 2 1,38/1,35 0,60/0,55 2,40/2,32 1,47/1,48 0,49/0,41 2,38/2, 3 1,48/1,46 0,63/0,59 2,712,62 1,61/1,61 0,52/0,48 2,84/2, 4 1,57/1,52 0,64/0,57 2,69/2,65 1,67/1,64 0,53/0,48 3,10/2, 5 1,64/1,62 0,66/0,63 2,83/2,92 1,77/1,76 0,56/0,53 3,54/3, 6 1,60/1,59 0,660,61 2,84/2,79 1,70/1,68 0,52/0,47 3,14/3, НСР05 0,06/0,05 0,060,09 0,43/0,26 0,06/0,06 0,05/0,06 0,46/0, Ячмень 1 1,50/1,54 0,58/0,59 0,48/0,47 0,58/0,64 0,41/0,37 1,15/1, 2 1,64/1,59 0,66/0,63 0,56/0,58 0,63/0,65 0,43/0,42 1,33/1, 3 1,75/1,70 0,720,65 0,65/0,65 0,70/0,71 0,48/0,46 1,41/1, 4 1,84/1,87 0,78/0,71 0,69/0,64 0,77/0,76 0,53/0,52 1,55/1, 5 1,95/1,98 0,82/0,76 0,68/0,69 0,84/0,82 0,60/0,58 1,62/1, 6 1,85/1,93 0,77/0,76 0,66/0,67 0,79/0,78 0,560,55 1,63/1, НСР05 0,07/0,08 0,08/0,09 0,08/0,08 0,08/0,07 0,06/0,06 0,30/0, Озимая пшеница 1 1,66/1,65 0,63/0,61 0,53/0,51 0,46/0,43 0,28/0,28 1,16/1, 2 1,83/1,78 0,65/0,65 0,55/0,53 0,50/0,48 0,31/0,30 1,23/1, 3 1,92/1,88 0,66/0,67 0,59/0,59 0,52/0,51 0,32/0,29 1,30/1, 4 1,98/1,91 0,70/0,68 0,56/0,58 0,51/0,51 0,31/0,32 1,32/1, 5 2,06/1,99 0,76/0,74 0,63/0,63 0,56/0,56 0,33/0,33 1,31/1, 6 1,95/1,89 0,72/0,67 0,60/0,60 0,52/0,52 0,31/0,30 1,30/1, НСР05 0,11/0,18 0,09/0,06 0,06/0,07 0,05/0,07 0,05/0,05 0,09/0, Примечание: участок 1/ участок Данная тенденция по его содержанию наблюдалась в ячмене и озимой пшени це. В сене однолетних трав (таблица 6) максимальное увеличение относитель ного содержания азота наблюдалось в 5 и 6-ом вариантах - 20 - 17% (на первом и втором участках) по сравнению с контролем. По мере насыщения севооборота удобрениями абсолютное содержание фосфора по всем культурам также увели чилось. Содержание калия в сене однолетних трав достигло 2,5% (вар.5) в среднем на обоих участках, что на 13% выше контрольного варианта. Наши системы удобрения повлияли и на другие показатели качества урожая сельско хозяйственных культур. По данным таблицы 7 видно, что в среднем за 1998 2001 гг. достоверное снижение содержания крахмала происходило до 5-го ва рианта включительно и достигло 14,3% на сырую массу, т.е. было на 1,7% ниже контрольного варианта. Содержание сухого вещества в клубнях картофеля так же несколько снижалось с насыщением севооборота удобрениями.
Таблица Содержание питательных веществ в урожае однолетних трав в среднем за 1998-2001гг., % на в.с.м.
Вариант Участок 1 Участок N P2O5 K2O N P2O5 K2O 1 1,81 0,64 2,22 1,75 0,65 2, 2 1,93 0,73 2,38 1,91 0,71 2, 3 2,05 0,76 2,50 1,96 0,74 2, 4 2,07 0,78 2,50 2,07 0,73 2, 5 2,17 0,80 2,55 2,13 0,77 2, 6 2,11 0,76 2,50 2,04 0,75 2, НСР05 0,15 0,05 0,09 0,13 0,07 0, Наименьшее значение этого показателя отмечено на пятом варианте – 21,2%, но оно находится практически на одном уровне с 4-ым и 6-ым варианта ми (второй уровень минеральной системы удобрения). По мере увеличения доз вносимых удобрений наблюдалось достоверное повышение содержания сырого белка в клубнях по всем вариантам.
Таблица Показатели качества клубней картофеля в среднем за 1998-2001гг.
Вариант Сухое вещество, Сырой белок, % Крахмал, % на Витамин С, мг % % в.с.м. сырую массу на сырую массу Участок 1 24,1 7,7 16,0 13, 2 23,2 8,7 15,4 13, 3 22,6 9,3 14,8 14, 4 21,8 9,8 14,5 14, 5 21,7 10,3 14,3 14, 6 21,9 10,0 14,5 14, НСР05 1,1 0,4 0,6 0, Участок 1 24,0 7,9 16,4 13, 2 22,8 8,5 15,5 13, 3 22,4 9,1 14,8 13, 4 21,4 9,5 14,4 14, 5 21,2 10,1 14,4 14, 6 21,5 9,9 14,4 14, НСР05 1,9 0,5 0,6 0, Примечание: в.с.м. – воздушно - сухая масса.
Применение первого уровня минерального питания (вар. 2) привело к его увеличению на 1 и 0,6 % на в.с.м. на первом и втором участках соответственно.
Содержание витамина С не имело существенного увеличения по вариантам на первом и втором участках. В среднем за 1998-2001 годы прирост сырого белка в зерновых культурах составил: в зерне ячменя - 0,6;
1,1;
1,8;
2,3 и 1,9 % на в.с.м. соответственно по вариантам по сравнению с контролем, в зерне озимой пшеницы – 0,9;
1,4;
1,7;
2,1 и 1,5% (таблица 8).
Таблица Содержание сырого белка в зерне и сене при разных системах удобрения в среднем за 1998-2001гг., % на в.с.м.
Культура Вариант 1 2 3 4 5 6 НСР Участок Ячмень 8,6 9,5 10,0 10,5 11,1 10,6 0, Озимая пшеница 9,5 10,4 10,9 11,3 11,7 11,1 0, Однолетние травы 11,3 12,1 12,8 12,9 13,6 13,2 0, Участок Ячмень 8,8 9,1 9,7 10,7 11,3 11,0 0, Озимая пшеница 9,4 10,2 10,7 10,9 11,3 10,8 0, Однолетние травы 10,9 11,9 12,3 12,9 13,3 12,8 0, Аналогичные результаты наблюдались на втором участке. Максимальное содержание сырого белка в однолетних травах до 13,6 % в.с.м. было отмечено на 5-ом варианте (участок 1).
Изменение основных агрохимических показателей почвы при раз личных системах удобрения. В таблице 9 представлены изменения основных агрохимических показателей почвы за 1976-2001гг. Применение минеральных удобрений с навозом в 3-ем варианте привело к небольшому увеличению рН солевой вытяжки с 6,0 до 6,2. При этом величина гидролитической кислотности снизилась с 2,4 до 1,6 мг-экв./100 г почвы по сравнению с исходным показате лем. При использовании минеральных систем удобрения отмечалось подкисле ние почвы. При этом рН составил 5,5 во втором варианте, в 4-ом и 6-ом вариан тах соответственно 5,4 и 5,5. Однако следует иметь в виду, что за весь период опыта известкование проводилось дважды (перед закладкой опыта в 1975 году и повторно через 10 лет в 1985). Изменение гидролитической кислотности в ва риантах 4 и 6 не было существенным по сравнению с исходным. Сумма погло щенных оснований достоверно возросла во всех вариантах опыта. Все варианты имеют высокий показатель степени насыщенности почв основаниями (84- %),следовательно, в известковании не нуждаются. Содержание подвижных форм фосфора и калия за 24 года исследований увеличивалось при внесении повышенных доз удобрений. Содержание первого изменилось по сравнению с исходным с 11,8 до 25,6 мг/100 г почвы в 5-ом варианте (второй уровень навоз но-минеральной системы удобрения). При данной системе удобрения (вар. 5) содержание подвижного калия в 100 г почвы повысилось на 13,2 мг по сравне нию с первоначальными данными опыта. В неудобренном варианте отмечалось достоверное снижение подвижного фосфора на 2,6 мг, а содержание калия практически не изменилось.
В течение первых 3 ротаций севооборота (1976-1987гг.) в опыте была по ставлена задача повысить содержание подвижных форм фосфора и калия до 20 25 мг/100 г почвы, что и было достигнуто. Начиная с четвертой ротации ( Таблица Изменение агрохимических показателей почвы в севообороте за 1976 2001 гг. в слое 0-20 см Hг S V P2O5 K2O Гумус Вариант рНKCl мг-экв. на 100г мг на 100 г почвы по Кир % % почвы санову Перед закладкой опыта, 1975 г.
6,0 2,4 11,0 78 11,8 11,5 1, 2001 г 1 5,7 2,1 11,6 85 9,2 10,7 1, 2 5,5 2,1 12,4 86 15,8 15,2 1, 3 6,2 1,6 13,0 89 21,7 22,6 1, 4 5,4 2,2 12,0 85 21,2 21,9 1, 5 5,8 1,7 13,2 88 25,6 24,7 1, 6 5,5 2,3 12,3 84 20,7 20,6 1, НСР05 - 0,25 0,5 - 1,4 1,6 0, года) перешли на поддерживающие дозы удобрений. С 1996 года (шестая рота ция) на втором участке опыта начали изучать последействие накопленного в почве фосфора и калия, т.е. решили выяснить, на сколько лет накопленные ве щества в почве могут обеспечить получение урожаев планируемых уровней. В связи с этим в некоторых вариантах (второй участок) фосфорные и калийные удобрения не вносятся. Однако наши исследования показали, что существен ных отличий в урожайности культур между этими участками не наблюдалось.
Что касается изменения содержания гумуса за 25 лет исследований, то следует отметить, что в вариантах, где применялись только минеральные сис темы удобрения (вар. 2, 4, 6) не происходило достоверных изменений в содер жании гумуса;
при применении навозно - минеральных систем (вар. 3 и 5) про изошло достоверное увеличение содержания гумуса с 1,6 до 1,8%.
Реакция среды в почвах опыта близкая к нейтральной, высокая степень насыщенности почв основаниями, содержание подвижных форм фосфора и ка лия повышенное и высокое, содержание гумуса чуть менее 2 %. Все эти показа тели позволяют отнести данные почвы к хорошо окультуренным. Внесение на возно-минеральных систем удобрения (3 и 5 вар.) способствовали большему повышению почвенного плодородия, чем минеральные.
Вынос основных элементов питания единицей продукции, их баланс в севообороте и коэффициенты использования из удобрений. Баланс пита тельных веществ (табл. 10) в первом варианте отрицательный и относительно выноса составил от 6 до 14 %. Здесь поступление элементов было за счет се менного и посадочного материала, и по азоту дополнительно за счет симбиоти ческих бактерий бобовых культур. При этом урожайность культур по годам продолжает снижаться не резко, а постепенно, что говорит о довольно устойчи вом потенциале дерново - подзолистых почв. Третий вариант показал более вы ровненный диапазон по балансу элементов к выносу и составил от 77 до 82%.
Здесь сказывается органо - минеральная система удобрений.
таблица Баланс питательных веществ за 6 лет (1996-2001г.), на третьем поле, участок Ва- По- Вынос с Всего Абсолютный ба- Относи- Коэф. исполь- Про- Окупае ри- каза- урожаем, посту- ланс тельный зования из дуктив- мость, ант тель кг/га (с уче- пило в всего, средне- баланс, удобрений/с ность, кг.
том ботвы почву, + % к вы- учетом ПКО т. д.в./к.е ежегодный, картофеля) кг/га кг/га + кг/га носу бобовых. к.е./га.
N 341 28 -313 -52 8 1 P2O5 3,13 155 10 -145 -24 6 K2O 355 50 -305 -51 14 N 493 239 -254 -42 48 0,72/0, 2 P2O5 4,50 9, 226 10 -36 -6 84 0, K2O 591 530 -61 -10 90 0, N 651 534 -116 -19 82 0,62/0, 3 P2O5 5,57 11, 299 230 -69 -11 77 0, K2O 800 650 -150 -25 81 0, N 758 650 -108 -18 86 0,68/0, 4 P2O5 6,25 11, 349 10 -54 -9 85 0, K2O 970 50 -155 -26 84 0, N 860 963 103 17 112 0,56/0, 5 P2O5 6,84 11, 418 230 -88 -15 79 0, K2O 1132 600 -377 -63 67 1, N 809 651 -158 -26 80 0,76/0, 6 P2O5 6,53 11, 381 10 -21 -3 95 0, K2O 1079 815 -264 -44 76 0, Второй уровень минеральных удобрений кроме увеличения урожайности всех культур привел значения баланса в соответствие к планируемым. На пятом варианте произошло резкое увеличение баланса по азоту. Он стал положитель ный на 12%. Причем произошло это при максимальной урожайности всех куль тур севооборота. Второй уровень минеральной системы удобрений, где фосфор вносился в запас на 4 года, баланс по азоту и калию, как и ожидалось, соответ ствовал четвертому варианту. Баланс по фосфору увеличился на 10%.
Продуктивность культур на третьем поле участка 1 растет в соответствии с увеличением относительного баланса составив от 3,13 на контроле до 6, т.к.е. /га на пятом варианте. Окупаемость 1 кг д.в. удобрений кормовыми еди ницами так же растет до пятого варианта, составив 11,4 к.е. на 1 кг д.в.
Выводы 1. В среднем за 4 года исследований (1998-2001гг.) на дерново-подзолистой среднесуглинистой почве с высоким содержанием подвижных форм фосфора и калия 1-й уровень минеральной системы удобрения (N33 P26 K79) обеспечил продуктивность севооборота 3,6_ т. корм ед./га.;
первый уровень навозно минеральной системы (N8 K13 + 17,5 т навоза в среднем на 1 га) – 4,6 т;
второй уровень минеральной системы (N93 P44 K126 на 1 га) – 5,2 т. корм. ед. Макси мальная же продуктивность получена от применения 2 уровня навозно минеральной системы удобрения (N69 P13 K29 + 17,5 т навоза) и составила 5, т. корм. ед.
2. Изучаемые системы удобрений обеспечили в среднем за 1998 – 2001 годы следующую урожайность (т/га): сена однолетний трав 3,5-6,1, зерна озимых культур 2,8-4,4, клубней картофеля 15-25, зерна яровых зерновых 3,1-4,3.
3. При ежегодном и запасном внесении фосфорных удобрений (1 раз в 4 го да) была получена одинаковая урожайность культур.
4. При внесении возрастающих доз удобрений содержание сырого белка в среднем за 1998-2001гг. достоверно увеличилось до пятого варианта (второй уровень навозно-минеральной системы удобрения) по сравнению с контролем:
в зерне ячменя на 2,3 %, озимой пшеницы - 2,1 %, в сене однолетних трав – 1,9% на в.с.м. (1 участок опыта). Содержание сухого вещества и крахмала в клубнях картофеля снизилось в 5 варианте на 10% по отношению к контролю, а витамина С осталось без существенного изменения. Аналогичные изменения наблюдались и на втором участке.
5. Применение навозно-минеральной системы удобрения за 26 лет способ ствовало увеличению содержания гумуса на 0,21%.
6. На пятом варианте произошло резкое увеличение баланса по азоту. Он стал положительный на 12%. Причем произошло это при максимальной уро жайности всех культур севооборота.
7. Коэффициенты использования питательных веществ растениями из удоб рений в среднем за 1996 – 2001г. составили : азота 56 -76, фосфора -39- 82, ка лия – 49-95% 8. Проанализированные нами данные урожайности за 26 лет исследований в севообороте позволяют заключить, что при хорошей организации труда и вы полнении всех современных агротехнических приемов можно получить высо кие урожаи сельскохозяйственных культур с умеренным применением удобре ний в данном районе.
9. При комплексной оценке изучаемых систем удобрения (продуктивность, содержание подвижных форм фосфора и калия, изменение других агрохимиче ских показателей, экономическая эффективность) наилучшие результаты полу чены при первом уровне навозно-минеральной системы удобрения (N8 K13 + 17,5 т навоза в среднем на 1 га).
Предложения производству На дерново-подзолистых среднесуглинистых почвах Центрального рай она России с высоким содержанием подвижных форм фосфора и калия для по лучения продуктивности полевого севооборота 6,0 т корм. ед. с 1 га рекоменду ется вносить N69 P13 K29 + 17,5 т навоза или всего 300 кг д.в. Для получения продуктивности 3,8 т корм. ед./га. достаточно вносить N33 P26 K79, всего кг д.в. в среднем на 1 га. Внесение N8 K13 минеральных удобрений на фоне 17,5 т навоза в среднем на 1 га (всего 214 кг д.в.) позволяет повысить продук тивность до 4,9 т корм. ед. Рекомендуемые нормативы баланса элементов пита ния на аналогичных почвах следующие (в % к выносу): азота – 50 – 112, фос фора – 75- 85, калия – 65 – 90.
По материалам диссертационной работы опубликованы следующие рабо ты:
1. Демин В.А., Поветкин В.А, Мусса Ауду, Шкурычева А.В. Продуктив ность культур севооборота и изменение агрохимических показателей дерново подзолистой почвы при длительном применении удобрений Труды научно практической конференции Кубанского государственного аграрного универси тета "Экология, почва, город" 14-16 апреля 2003 г. 9 стр.
2. Демин В.А., Мусса Ауду, Поветкин В.А. и др. Изменение содержания форм фосфора и калия в дерново - позолистой почве и продуктивность се вооборота при длительном применении удобрений // Агрохимия. 2003г. №3.
8 стр.
3. Поветкин В.А. Продуктивность культур севооборота и изменение агро химических показателей дерново – подзолистой почвы при длительном приме нении удобрений Труды научной конференции молодых ученых и специали стов МСХА 4-6 июня 2002г УДК 631.8:631.41. 7 стр.
4. Поветкин В.А., Сырцев. А.И., Мусса Ауду. Зависимость урожайности культур севооборота от длительного применения удобрений на дерново – под золистой средне суглинистой почве Центрального района России. Бюллетень ВИУА, работы 36 международной научной конференции «Агрохимические ас пекты повышения продуктивности с.-х. культур» 3-5 апреля 2002 4 стр. 7 стр.
5. Демин В.А., Поветкин В.А, Шкурычева А.В. Продуктивность культур се вооборота и изменение агрохимических показателей дерново-подзолистой поч вы при длительном применении удобрений ВНИИТЭИагропром в 4.2 выпуске электронного издания БД «Агрос». Под № 80/47 ВС-2002 7 стр.
6. Демин В.А., Мусса Ауду, Поветкин В.А., Сырцев А.И. Влияние длитель ного применения удобрений на урожайность и качество продукции в 4-польном кормовом севообороте на дерново-подзолистой почве Нечерноземной зоны России. ВНИИТЭИагропром в 4.2 выпуске электронного издания БД «Агрос».
Под № 120 ВС-99. 8 стр.