Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

БАЛАНС ПИТАТЕЛЬНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ КАК ОТРАЖЕНИЕ СОСТОЯНИЯ И ПЕРСПЕКТИВ ПРОДУКТИВНОСТИ КУЛЬТУР И ПРИМЕНЕНИЯ УДОБРЕНИЙ В ЦЕНТРАЛЬНОМ НЕЧЕРНОЗЕМЬЕ

ВАК РФ 06.01.04, Агрохимия

Автореферат диссертации по теме "БАЛАНС ПИТАТЕЛЬНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ КАК ОТРАЖЕНИЕ СОСТОЯНИЯ И ПЕРСПЕКТИВ ПРОДУКТИВНОСТИ КУЛЬТУР И ПРИМЕНЕНИЯ УДОБРЕНИЙ В ЦЕНТРАЛЬНОМ НЕЧЕРНОЗЕМЬЕ"

Ъ62>о$

На правах рукописи

ШВЫРКИН Сергей Николаевич

БАЛАНС ПИТАТЕЛЬНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ КАК ОТРАЖЕНИЕ СОСТОЯНИЯ И ПЕРСПЕКТИВ ПРОДУКТИВНОСТИ КУЛЬТУР И ПРИМЕНЕНИЯ УДОБРЕНИЙ В ЦЕНТРАЛЬНОМ НЕЧЕРНОЗЕМЬЕ

^-Специальность 06.01.04 - агрохимия

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук

Москва 2006

Диссертационная работа выполнена на кафедре агрономической и биологической химии Российского государственного аграрного университета - МСХА имени К.А Тимирязева.

Научный руководитель. доктор сельскохозяйственных наук,

профессор, заслуженный деятель науки Российской Федерации Ю.П. Жуков.

Официальные оппоненты: доктор сельскохозяйственных наук,

ст. науч. сотр. С.А. Шафран; кандидат сельскохозяйственных наук, проф. А.Ф. Сафонов.

Ведущая организация: Всероссийский научно-исследовательский институт агрохимии им. Д Н. Прянишникова (ВНИИА).

Защита состоится « » ~ >.•-/•¿ос<Л~ 2»' час. на заседании диссертационного совета Д 220.0-1 МСХА имени К.А. Тимирязева.

Адрес: 127550, Москва, Тимирязевская ул., 49 РГАУ - МСХА имени К. А Тимирязева.

С диссертацией можно ознакомиться в ЦНБ РТА* ни К.А. Тимирязева.

Автореферат разослан « »

Ученый секретарь ,

диссертационного совета

В.В. Говорина

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Научно-обоснованное применение удобрений является важнейшим фактором интенсификации производства сельскохозяйственной продукции: получения высоких и стабильных урожаев хорошего качества, оптимизации показателей плодородия почв, охраны окружающей среды. Следу-

применения с учётом особенностей культур, показателей плодородия почв и по-годно-агротехнических условий при соответствующей научно-обоснованной программе защиты растений. Необходимо тщательно контролировать степень соответствия продуктивности возделываемых культур плодородию почв и принятой системе удобрения, во избежание ухудшения качества продукции, нарушения оптимальных агрохимических параметров плодородия почв и обострения обшей экологической ситуации в агроценозах.

Агроэкологический анализ реализуемых и проектируемых систем удобрения в каждом агроценозе по результатам дифференцированных в зависимости от плодородия почв балансовых коэффициентов использования культурами питательных элементов из удобрений и почвы с последующей корректировкой по систематическим результатам почвенной и растительной диагностик питания и погодных факторов является важнейшим и обязательным элементом всесторонне обоснованного применения удобрений и мелиорантов при имеющихся ресурсах хозяйств и землепользователей в производственных условиях.

Цель и задачи исследований. Целью исследований явилось определение степени соответствия продуктивности культур плодородию дерново-подзолистой почвы при имевшейся насыщенности посевов удобрениями и мелиорантами, агроэкологической оценки фактической химической нагрузки и разработка оптимальной системы удобрения в агроценозах АО «Назарьево» Одинцовского района Московской области в 1986 — 2005 г.г.

Для достижения поставленной цели решали следующие задачи:

1. провести балансовые расчеты с привлечением описательной и технической документации хозяйства по итогам трёх туров агрохимического обследования почв и изучить взаимосвязь химической нагрузки на посевы с балансом питательных элементов;

2. оценить взаимосвязи некоторых природных и агротехнических факторов на приходные и расходные статьи баланса питательных элементов;

3. обосновать и реализовать на практике оптимальные дозы, сроки и способы применения удобрений под опытные культуры для получения максимально возможного и качественного урожая с одновременным регулированием некоторых показателей плодородия почв; , ц,»- »г-^а

ет максимально рационально использовать ограниченные ресурсы удобрений, оптимизировав их по дозам, соотношениям, видам, формам, срокам и способам

цне мехл

бонд »»»¿♦ной

4 изучить влияние испытывавшихся систем удобрения на некоторые показатели качества и потребтение эчементов питания опытными культурами,

5 рассчитать балансовые коэффициенты (результаты баланса) питательных элементов в разработанной нами и хозяйственной системах удобрения,

6 разработать программу по снижению потерь и перенасыщению почвы питательными элементами

7 определить агрономическую и экономическую эффективность применяемых в исследованиях систем удобрений

Научная новизна. В устовиях Центрального Нечерноземья получены новые результаты возможных (близких к климатически обеспеченным) и фактических уровней урожаев исстедовавшихся культур в АО «Назарьево» Одинцовского района Московской области Уточнены размеры потребления основных элементов питания исследуемыми культурами и балансовых коэффициентов использования питательных элементов из удобрений и почвы при исследовавшихся системах удобрения Впервые в условиях Центрального Нечерноземья проведена агроэкологическая экспертиза применения удобрений на почвах с очень высоким содержанием подвижного фосфора и обменного калия и повышенном и высоком содержании подвижных форм тяжелых металлов в условиях интенсивного землепользования Определена оценка результатов баланса микро- и утьт-рамикроэлементов и предложен возможный прогноз изменения содержания их подвижных форм в почве и продукции Определено влияние исследовавшихся систем удобрения на заболеваемость, поражаемость вредителями и засоренность посевов испытывавшихся культур в полевых условиях и на лёжкость продукции при хранении Предложена программа оптимизации агрохимических параметров плодородия почв после несбалансированного применения традиционных и нетрадиционных (ОСВ) удобрений для получения близких к климатически возможным уровней урожаев возделываемых культур хорошего качества

Практическая значимость работы. В природно-экономических устовиях АО «Назарьево» Одинцовского района Московской области и реализована научно-обоснованная система удобрения для получения близких к ктаматически возможным уровней урожаев возделываемых культур лучшего, чем ранее, качества и при меньших затратах средств с одновременной оптимизацией агрохимических показателей плодородия почв и соблюдением требований охраны окружающей среды

Оптимизация доз и соотношений удобрений позволила шметно утучшить качественные показатели продукции возделываемых культур и повысить устойчивость их к болезням, вредителям и сорнякам в процессе производства и при хранении полученной продукции Для оптимизации агрохимических показателей плодородия почв хозяйства, соответствующей требованиям возделываемых культур, дозы и соотношения удобрений на почвах с очень высоким содержани-

ем подвижного фосфора и обменного калия должны быть рассчитаны с помощью следующих балансовых коэффициентов: N 100%, Р 200%, К150%.

Апробация работы. Оптимизированная с помощью балансовых коэффициентов система удобрения успешно прошла производственные испытания на 17,2 га пашни в посевах многолетних бобово-злаковых трав, люцерны, кукурузы, викоовсяной смеси, моркови, посадках капусты и картофеля в 2003 — 2005 г. г. в АО «Назарьево» Одинцовского района Московской области.

Материалы исследований ежегодно докладывались на заседаниях кафедры агрономической и биологической химии МСХА (2003 — 2005 г.г.) а также на конференции, посвящённой 75-летию со дня основания факультета Агрохимии, почвоведения и экологии РГАУ - МСХА в 2004 г., 39 Международной научной конференции «Агроэкологическая эффективность применения средств химизации в современных технологиях возделывания сельскохозяйственных культур» (ВНИИА им. Д.Н. Прянишникова) и Всероссийской конференции Геосети полевых опытов (ВНИИА им. Д.Н. Прянишникова) в 2005 г. По результатам научных исследований опубликовано 5 работ, из них 2 — в сборниках итогов научных конференций.

Структура и объём работы. Диссертация изложена на 180 страницах машинописного текста и состоит из введения, четырёх глав обзора литературы, шести глав экспериментальной части, выводов и предложений производству, содержит 31 таблицу, 2 рисунка и 33 приложения. Список литературы включает 253 наименования, в т.ч. 19 на иностранном языке.

УСЛОВИЯ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ Краткая характеристика АО «Назарьево». Хозяйство расположено в Одинцовском районе Московской области. Местность хозяйства — рассечённая, рельеф слабоволнистый. Общая площадь сельхозугодий хозяйства - 238 га, из которых под пашней занято около 200 га, а остальное - сенокосы и пастбища. Направление хозяйства — овощеживотноводческое. В структуре посевов преобладают: многолетние травы, кукуруза на силос, однолетние травы; из овощных -картофель и капуста. Почвы хозяйства дерново-подзолистые и только непосредственно в пойме р. Малой Вязёмки - аллювиальные, в пониженных участках дерново-подзолистые слабо- и среднеоглеенные, местами слабо- и среднесмы-тые. По гранулометрическому составу преобладают среднесуглинистые почвы, удельный вес тяжёлых суглинков - 1,3%. Почвы подстилаются покровными суглинками. (Комплексный атлас..., 2004; Почвенная карта, 1976).

Средневзвешенные агрохимические показатели рассчитывали по результатам каждого тура агрохимического обследования почв, проведённого ГЦАС «Московский». Средневзвешенная обеспеченность почв хозяйства подвижным фосфором соответствует 6, обменным калием — 5,9, обменной кислотностью

(рНксО - 5,7 классу (Протокол агрохимического обследования , 2003) Содержание подвижных форм серы, марганца, цинка, меди и молибдена соответствует высокому, а кальция и магния - повышенному, содержание гумуса - 2,8%, гидролитическая кислотность и степень насыщенности основаниями соответственно 1,8 мг-экв/ 100 г и 89,4 % (Пояснительная записка , 1997, 2004)

Схема, методы к условия проведения опытов. Исследования проводили в течение 3-х лет (2003 - 2005 г г) Для определения степени соответствия продуктивности культур насыщенности посевов удобрениями и плодородию почв проводили анализ применения удобрений за три периода между очередными турами агрохимического обследования почв 1986 - 1990, 1991 - 1996 и 1997 -2003 годах

Наряду с агроэкочогическим анализом фактического применения удобрений в 1986 - 2003 годах, определяли возможные уровни урожайности всех возделываемых культур за исследуемые периоды при оптимальных требованиях к балансу питательных элементов выраженных в виде балансовых коэффициентов, на основании которых рассчитаны и испытаны в производственных условиях оптимальные дозы и соотношения удобрений под некоторые культуры в 2003 - 2005 г г В качестве опытных культур в 2003 году испытывались люцерна и бобово-злаковые многолетние травы с преобладанием в травостое костреца безостого, в 2004 - 2005 годах картофель среднеранний «Елизавета», морковь «Берски», капуста белокочанная поздняя «Резистор», кукуруза «Каскад», вико-овсяная смесь, и продолжены опыты с люцерной и бобово-злаковыми многолетними травами

Агроэкологический анализ применения удобрений в хозяйстве, разработку оптимальных систем удобрений по каждому исследуемому периоду и расчет доз удобрений для закладки производственных опытов в 2003 - 2005 г г проводили по результатам абсолютных (кг/га) и относительных (балансовых коэффициентов) показателей баланса различных (питательных и токсичных, биогенных и абиогенных) элементов, дифференцируемых для исследуемых культур в зависимости от средневзвешенных агрохимических показателей почв по методике, опубликованной ранее в журнале «Агрохимия» (Жуков, 1996)

Предлагаемые нами дозы удобрении в опытах корректировали в зависимости от уровня плодородия почвы конкретного поля, действия и последействия органических удобрений, предшественников и других факторов и распределяли соответственно по срокам и способам применения согласно общепринятой в хозяйстве агротехники для каждой опытной культуры (таб 1) Схема опытов имела 3-4 варианта контрольный (безудобрений — III), внесение удобрений согласно системе удобрения хозяйства (II) по нашим рекомендациям (I), а на капусте, кукурузе и многолетних травах еще один (IV) - по нашим рекомендациям с дополнительной корректировкой перед внесением

доз азота по результатам содержания минеральных форм его в почве. В качестве азотных удобрений применяли аммиачную селитру (34,6% Ы), калийных - хлористый калий (60 % КгО), фосфорные удобрения в I, IV вариантах не вносили, поскольку их доза согласно балансовым расчетам оказалась незначительной (5 кг/га), а в варианте хозяйства (II) - применяли простой суперфосфат (19% Р2О5), под указанные в таб. 1 культуры. Навоз вносили в смеси птичьим помётом в отношении 3 : 1, с содержанием N 0,6 %, Р2О5 0,55 %, КгО 0,45 %.

Учёт урожаев основной продукции всех культур проводили сплошным методом, а побочной - выборочным (на учётных площадках в пятикратной по-вторности). Для статистической обработки результатов, определения соотноше-

Таблица1

Дозы удобрений в производственных опытах под опытными культурами

Культура я н к & я « Дозы удобрений Насыщенность минеральными удобрениями (ЫРК), кг/га д.в.

2004 г. кг/га л.в. т/га 2005 г. кг/га д.в. т/га

минеральные навоз минеральные ■ навоз 2004 г. 2005 г.

Многолетние бобово-злаковые травы * 1 МвоКгбо * - N»0X260 - 340

2 N120X300 - N120X300 - 420

Люцерна * 1 N90X260 - N90X260 - 350

2 N150X280 - N150X280 - 430

Капуста белокочанная «Резистор» * 1 N160X260 40 N160X220 40 420 1 380

2 N180Р100Х350 65 ^80РюоХ250 65 630 530

Морковь «Берски» * 1 N162X260 - N,52^X222 40 422 375

2 ^огР5гХз52 - ^02р51Хзз2 50 606 585

Картофель «Елизавета»** * 1 N160X260 40 ^62Р1К222 40 420 385

2 ^ооРбоХзоо 65 ^огРб1Хзо2 60 560 565

Викоовсяная смесь 1 N120X160 - N120X160 - 280 280

2 N180Р50Х280 - ^80Р50Х250 - 510 480

Кукуруза (на силос) * 1 N160X260 40 N160X210 40 420 370

2 N2^20X200 60 N27(^65X270 65 490 605

1 — по нашим рекомендациям; 2 - по системе удобрения хозяйства; * - в 2003 г. дозы те же; ' - с некорневой подкормкой 0,5% раствором «Кристаллона» (N19 Р20514 К20 19 + (СаО, MgO, РеО и микроэлементы); * - в 2005 г. вариант IV - с корректировкой доз азотных удобрений по результатам весенней почвенной диагностики, где дозы фосфорных и калийных удобрений, как в вар. I, а дозы азотных удобрений соответственно равны: на капусте -105, на кукурузе — 95 кг/га д.в.; ** - проводили параллельные производственные варианты с обработкой клубней 0,2% раствором борной кислоты при расходе жидкости 100 л/т.

ний основной и побочной продукции, степени засорённости и заражённости болезнями и вредителями дробные учеты в посевах исследовавшихся культур проводили на площадках площадью 1 м~ для культур сплошного сева и 1 - 3 м погонных для пропашных культур в пятикратной повторности непосредственно перед сплошной уборкой урожая с одновременным отбором образцов основной и побочной продукции для последующих анализов

При анализах товарной и нетоварной частей урожаев после мокрого озоления по К Гинзбург и др (Петербургский, 1968) определяли азот - по Кьельдалю, фосфор - на фотоколориметре, калий - на пламенном фотометре При определении содержания минеральных форм азота в почве весной использовали солевую вытяжку, в которой нитратный азот определяли колориметрически с дисульфофе-ноловой кислотой, аммиачный - колориметрически по В Н Кудеярову Хозяйственный вынос азота, фосфора и калия рассчитывали на основании данных анализов основной и побочной продукции и урожайности культур Статистическая обработка урожайных и аналитических данных проведена методом дисперсионного анализа (Доспехов, 1985) с применением программы Microsoft Exel

Погодные условия оказали заметное влияние на урожайность кукурузы, многолетних и однолетних трав (таб 2), а случайные факторы - на урожайность

Таблица 2. Влияние различных факторов на колебания урожайности культур при разных системах удобрения в % к общему варьированию

1 i Фактор

1 Культуры Г Погодные и агротехнические УСЛОВИЯ Системы удобрения j Случайные

j Бобово-злаковые травы * 1 39,8 50,3 i 99

11

i Кукуруза (на силос) , 52 2_¡_ 38,9 , 89

I Викоовсяная смесь |___27,4__I 55,2 17,3

13.3 79^5 i 7У

| Морковь

Капуста белокочанная ¡_4^6_i 89,2 6,3

I Картофель Г 8.6 1 41,8 1 49 6 j

* обработка данных за 2003 - 200^ г г, остальные за 2004 - 2005 г г картофетя Решающим фактором в вариабельности урожайности всех культур, кроме кукурузы и картофеля, оказались системы удобрения, а у кукурузы и трав - вероятно, почти в половину меньшее, чем среднемноголетнее, количество осадков в 2005 году и их избыток в 2004 г при температурном режиме в 20042005 г г выше климатической нормы

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ Анализ применения удобрении в АО «Назарьево» между тремя гурами агрохимического обследования почв в 1986 - 2002 г.г. Основной задачей

анализа являлось установление степеней соответствия или несоответствия уровней урожайности культур дозам и соотношениям применяемых удобрений и уровню плодородия почв с помощью фактических результатов баланса питательных элементов в почвах хозяйства по исследуемым периодам и обоснование оптимальных результатов его, на основании которых оптимизируются дозы и соотношения удобрений для получения достигнутой и возможной (при имеющихся ресурсах) урожайности культур с одновременным регулированием показателей плодородия почв, в соответствии с требовательностью выращиваемых культур.

Балансовые расчёты показали, что в 1986 - 1990 г.г. в почвах хозяйства происходил интенсивный прирост содержания подвижных форм фосфора и обменного калия, что было обусловлено внесением чрезмерно больших доз фосфорных и калийных удобрений на фоне высокой насыщенности пашни органическими удобрениями в том числе и осадками сточных вод (ОСВ). Общая среднегодовая насыщенность удобрениями составляла 943 кг/га д.в., из которых более 70% приходилось на фосфорные и калийные удобрения, при этом средневзвешенный хозяйственный вынос этих элементов культурами был значительно ниже доз вносимых удобрений (таб. 3).

В соответствии с фактическими балансовыми коэффициентами, избыточно внесённые фосфор и калий привели к увеличению средневзвешенного содержания в почве подвижного фосфора сверх оптимального уровня, а обменного калия - до оптимального уровня для наиболее требовательной группы возделываемых культур. В 1986 - 1990 г.г. в среднем каждые внесённые сверх выноса культурами 53 кг/га фосфора и 106 кг/га д.в. калия повышали содержание подвижных форм их в почве на 10 мг/кг.

Применяя только 214 кг/га д.в. удобрений (N68 Р5 Кш) в оптимальном соотношении N : Р2О5 : КгО = 13,6 : 1 : 28,4, рассчитанном по средневзвешенной обеспеченности почв подвижным фосфором и обменным калием в 1986 г. с помощью оптимальных балансовых коэффициентов (таб. 3), хозяйство могло получать те же достигнутые уровни урожайности возделываемых культур. В период 1991 - 1996 г.г. резко уменьшившаяся насыщенность посевов удобрениями (таб. 3) не снизила темпов прироста содержания подвижных форм питательных элементов в почве. При этом баланс калия в этот период оказался слабо отрицательным, что обусловлено не только снижением насыщенности посевов калийными удобрениями, но и превалированием в структуре посевов хозяйства калиелюбивых культур. Однако это не сказалось на приросте содержания его обменных форм в почвах. При ежегодном выносе урожаями культур 388 кг/га средневзвешенное содержание его обменных форм в почве с 1990 к 1997 году возросло со 176 до 266 мг/кг, т.е. на 89,9 мг/кг, что, по-видимому, объясняется биологической миграцией калия из нижележащих горизонтов почв за счёт ис-

пользования его доступных и труднодоступных форм корневыми системами некоторых растений, в составе пожнивно-корневых остатков которых часть вынесенного калия оставалось в пахотном горизонте почв По нашим расчётам, применяя в 1991 - 1996 г г в 2,4 раза меньшее, чем в хозяйстве, количество удобрений при соотношении в них N Р^05 КгО равным 20 1 36,4 (при среднегодовой насыщенности посевов навозом равной 11 т/га) хозяйство могло получать те же уровни урожайности возделываемых культур хорошего качества без угрозы загрязнения почвы, продукции и сопряженных сред избытком вносимых и сопутствующих эпементов удобрений и имевшихся в почве В связи с продолжающимся превышением доз фосфора с удобрениями по сравнению с хозяйственным выносом его культурами в 1997 - 2002 г г (таб 3) содержание под-

Таблица 3. Основные статьи и результаты баланса питательных элементов _в АО «Назарьево» в 1986 - 2002 г.г.__

Показатель

Действующее вещество

____(д в )______

N

Хозяйственный вынос СОВОКУПНОСТЬЮ культур I кг/га д в ежегодно

Вносилось удобрений, кг/га д в ежегодно

Фактический баланс, кг/га

Фактический балансовый коэффициент, %

Оптимальный балансовый коэффициент,

| Треб>ется удобрений (кг/га д в ) для получения расчётных единиц продукции возделываемых | культур при оптимизации системы

Соотношение питательных элементов в удобрении при оптимизации системы

Отношение общего количества применявшихся удобрений к сумме удобрений, обеспечивающей расчётные единицы продукции культур I П. Ш - расчетные периоды соответственно 1986-1490 г г

1_ 527,3 /. 1991-1906 гг"

1997-2002 г г

вижных форм этого элемента в почве достигло экологически опасного уровня, превышающего предложенное (Еськов и др., 2004) значение ПДК (200 мг/кг почвы) почти в 4,7 раза. При этом увеличение содержания обменного калия в почвах АО «Назарьево» в 1991 - 1997 г.г. сменилось в соответствии с результатом баланса резким падением этого показателя к 2003 г., что обусловило необходимость использования в наших расчётах такого балансового коэффициента его использования, который позволил бы остановить это падение (таб. 3).

По нашим расчётам, получение в хозяйстве достигнутой урожайности культур в 1997 - 2002 г.г. было возможным при применении только 426 кг/га д.в. удобрений против применявшихся 527 кг/га, причём соотношение должно было бы быть в пользу калия, с минимумом внесения фосфора (таб. 3).

Дисбаланс элементов питания во все исследуемые периоды сопровождался существенным изменением агроэкологической ситуации в хозяйстве. Высокие дозы традиционных (бесподстилочный и подстилочный навоз) и особенно нетрадиционных органических удобрений (ОСВ) вызвали заметный рост содержания тяжёлых металлов в почве. Содержание их в 1986 - 1990 г.г. составило: меди - 0,34 ПДК, никеля - 0,22, свинца - 0,37, кадмия - 0,34, кобальта - 0,25 и цинка - 0,7 ПДК; в 1991 - 1996 г.г. - фтора, меди, никеля, цинка - 0,5 - 0,9 ПДК; в 1997 - 2002 г.г. - меди, кадмия, свинца, цинка, никеля - 0,4 - 1,1 ПДК. Применяя в каждом периоде рекомендованные нами дозы удобрений можно было бы снизить поступление в почву токсикантов в 1986 — 1990 г.г. в 1,6 - 16 раз, в 1991 - 1996 г.г. - в 1,1 - 1,5 раза, в 1997 - 2002 г.г. - в 1,3 - 15,5 раз.

Зависимость продуктивности возделываемых культур от доз и соотношений применяемых удобрений. Значительной, если не основной, причиной некоторого недобора урожаев культур и заметного ухудшения их качественных показателей в хозяйстве на протяжении исследуемых периодов оказалась несбалансированность доз и соотношений удобрений по отношению к потребностям возделываемых культур и агрохимическим показателям почвенного плодородия. Результаты анализа показали, что среднегодовая урожайность почти всех культур в хозяйстве была близка к климатически обеспеченной, при существовавшем уровне агротехники, при этом расход удобрений на её создание оказался в 1986 - 1990 г.г. в 1,5 раза, в 1991 - 1996 г.г. в 1,13 и в 1997 - 2002 г.г. в 1,2 раза выше оптимального количества их, способного поддерживать достигнутый уровень с одновременной оптимизацией агрохимических показателей плодородия почв и соблюдением требований к охране окружающей среды. Экспериментальным подтверждением этому являются результаты производственных опытов, проведённых нами в 2003 - 2005 г.г. в АО «Назарьево» с кормовыми и овощными культурами.

Явное преимущество нашего варианта (I) удобрения по сравнению с вариантом хозяйства (П) наблюдалось только на люцерне в 2004 году, проявившееся

в увеличении урожайности зеленой массы ее на 5,4 т/га по сумме двух укосов Ежегодно же и в среднем за три года исследования, урожайность исследовавшихся многолетних трав на варианте I была статистически равна таковой на варианте (II) хозяйства При этом расход удобрений для получения равных урожаев на варианте I был в 1,2 - 1,5 раза меньше, чем во втором варианте (в 1,5 раза меньше азота и в 1,2 раза меньше К»0) (таб 4)

Хотя урожайность кукурузы и викоовсяной смеси на первом и втором вариантах существенного различия не имела в среднем за два года исследований.

Таблица 4. Урожайность (т/га зеленой массы) многолетних трав _при разных системах удобрения

__I

Культура Вариант j ^ массы, гта_| 33

! Бобово-злаковые тра-| вы * I

I Люцерна 1

Урожайность на IV вар с коррекцией доз азотных удобрении по результатам почвенной диаг ностикн в 2005 г * - 35 2 т/га ** - 37 4 т/га

затраты удобрений были разными, а в 2005 году урожайность кукурузы на варианте I была на 10,2 т достоверно выше, чем во втором, что, вероятно, можно объяснить менее бпагоприятными, по сравнению с прошедшим годом, погодными условиями (таб 5) Преимущество сбалансированного питания кукурузы в предложенном нами варианте дополнительно доказывается и урожаем початков, имеющих, несомненно, большую питатечьную ценность, по сравнению с вегетативной массой За оба года исследований урожай початков кукурузы на первом варианте был достоверно выше, чем в варианте II

Достоверная прибавка в первом по сравнению со вторым (таб 5) вариантом установлена в опытах с картофелем с предварительной обработкой посадочных клубней 0,2% раствором борной кислоты только в 2004 году, а в 2005 г и в среднем за два года наблюдалась лишь тенденция такого увеличения Обработка клубней перед посадкой раствором борной кисло гы способствовала заметному снижению заболеваемости растений в поле и при последующем хранении клубней В параллетьном опыте с картофелем без борной кислоты ежегодно и в среднем за 2 года урожайность первого и второго вариантов, достигнув 55 т/га существенно не отличалась (таб 5), однако, в первом варианте дозы удобрений

были меньше, чем во втором в 1,4 раза

Уменьшение доз удобрений в первом варианте под другие культуры овощной группы также существенно не влияло на их урожайности (таб 5). но при этом было сэкономлено ежегодно и в среднем за два года под морковью по 10 т/га навоза и 180 кг/га минеральных удобрений, а на капусте соответственно по 25 т/га и 210 кг, га

Снижение общей насыщенности посевов опытных культур органическими и минеральными удобрениями, во многих случаях приводило и к улучшению соотношений основной и побочной продукции, стандартной продукции к нестандартной, а также исследовавшихся качественных показателей (таб 6, 7) На первом варианте всех опытов с овощными культурами резко увеличились доли

Таблица 5. Урожайность однолетних кормовых и овощных культур __при разных системах удобрения_

1 Культура 1 | Вариант 2004 г 1 2005 г Среднее за 2 года

1 ' 1 67 2 64 4 65,8

| Кукуруза (на силос) * i "> 65,5 | 54,2 59 9

1 3 46 0 | 37 6 41 8

1 1 НСРо us 7,3 1 99 8,6

; i 32,0 1 37 3 34,7

Викоовсяная смесь 1 2 32,4 ¡ 36 1 34,3

1 3 27 0 27 5 27,3

НСР-мх 02 5 5 29

1 82,3 76,3 79 3

Морковь 1 Берски' 2 82,1 77,8 80,0

i 3 64 1 1 56,1 60,1

' НСР.,,05 67 1 П.6 9,2

1 1 1165 | 88,8 102,7

Капуста белокочанная ¡ 2 106,6 91,9 99,3

'Резистор' ** 1 з 48,5 "t 50 7 49,6

1 НСР.оч 24,4 85 16 5

1 1 55,8 54 3 55 1

Картофель "Елизавета 2 54 6 1 48,0 51,3

1 3 37.5 1 37,1 37 3

1 НСРоо* 5.4 , 7,7 1 6,6

Картофель' Елизавета' с 1 57 2 1 55 9 56,6

обработкой посадочных i 2 48 3 50 3 49 3

I клубней раствором борной

Урожайность на IV вар с коррекцией доз азотных улоорении по результатам почвенной диагностики в 2005 г * 66 4 т га при НСРс ^ 10 1, ** - 94 7 т/га при НСРоля-8 5

основной продукции по отношению к побочной и особенно стандартной к нестандартной (таб. 7).

Наибольшее количество побочной продукции овощных кулыур наблюдалось нами в среднем за 2 года во втором варианте (таб. 7), при этом существенная разница между первым и вторым вариантами в урожаях побочной продукции получена нами на капусте и картофеле с обработкой борной кислотой. Максимальное количество нестандартной продукции ежегодно и в среднем за 2 года исследований на овощах получали во втором варианте, где дозы удобрений были максимальными и не соответствовали требованиям культур.

Урожай нестандартной продукции капусты и моркови в среднем за 2 года исследований был максимальным во втором варианте и статистически равным на первом и третьем. Урожай стандартных корнеплодов моркови в среднем за два года оказался максимальным на первом варианте, а у белокочанной капусты

Таблица 6. Средние за годы опытов показатели качества продукции

Культура вариант Показатели

Сухое вещество, % 1 Сырой протеин, % * Сырая клетчатка, % * * I »а о Кормовые единицы, кг/кг * Переваримый протеин, г/кг * Кальций, г/кг * 52 3 1 я

Бобово-злаковые травы 1 28,4 10,9 34,4 6,6 0,58 61 2,23 381

2 27,4 8,6 36,8 7,0 0,58 48 1,61 790

3 29,7 9,4 35,2 6,4 0,57 53 1,59 340

4** 29,7 10,9 37,9 6,2 0,49 61 1,60 369

Люцерна 1 22,3 15,9 28,7 8,0 0,78 117 2,27 421

2 20,4 12,7 32,0 8,0 0,67 86 1,45 905

3 23,1 14,0 31,1 8,6 0,58 90 2,17 343

4** 22,5 15,1 31,8 8,3 0,73 107 2,40 386

Викоовсяная смесь 1 24,1 13,4 - 8,2 - 80 - 481

2 22,5 11,7 - 9,0 - 70 - 683

3 24,5 12,5 - 8,7 - 75 - 274

НСР 0,05 0,2 - - - - - - 44,5

28,1; Люцерна - 51,6; * - Данные по: ГЦАС «Московский» (Протоколы исследования № 19, 2003; № 94, 2005), ЦИНАО, лаб. анализа кормов (Протокол исследования от 30.09.04) с учетом НСР; ** - на IV вар. с коррекцией доз азотных удобрений по результатам почвенной диагностики в 2005 г.

Таблица 7. Средние за годы опытов показатели качества продукции кукурузы и овощных культур

Показатели

' -IV в с коррекцией доз азотных удобрений по результатам почвенной диагностики в 2005г

урожай стандартных кочанов в среднем за два года в первом и втором вариантах быт статистически одинаков и бопсс чем вдвое превышал контроль У картофеля максимальным урожай стандартных клубней получен в первом варианте, а минимальным в контроле Урожай нестандартных клубней ежегодно и в среднем за 2 года был достоверно ниже на первом варианте в обоих опытах, по сравнению со статистически одинаковым со второго и третьего вариантов (таб 7)

Применение оптимальных доз удобрений позволило повысить конкурентноспособность культур по отношению к сорным растениям, снизить заболевае-

мость и поражаемость вредителями в поле и при хранении продукции. На нашем варианте удобрения (I) в опытах с овощными культурами отодвигались на более позднее время сроки наступления фитозаболеваний, появления вредителей, уменьшалась численность растений, поражённых болезнями и вредителями. При визуальном осмотре хранящейся продукции (по 100 шт. для картофеля и моркови и по 50 шт. для капусты с каждого варианта в трёхкратной повторно-сти) обнаружена максимальная устойчивость к фомозу, мокрой гнили и другим болезням овощей, полученных с первого варианта, а минимальная - со второго варианта. Неоднократные учёты засорённости полей по вариантам в течение вегетации ежегодно показали, что на втором варианте, где значительную долю применяемых удобрений составляли азотные и органические, резко возрастала численность азотолюбивых сорных растений.

Повышение доз удобрений заметно снижало содержание сухого вещества в основной продукции большинства опытных культур (таб. 6, 7). На первом варианте в продукции всех исследовавшихся культур содержание сухого вещества было в среднем за два года несколько ниже или наравне с контролем, в то время как во втором варианте было всегда существенно ниже, чем в первом и третьем вариантах. Зелёная масса бобово-злаковых трав, люцерны и викоовсяной смеси, полученная с первого варианта, содержала больше сырого (и переваримого) протеина, меньше клетчатки и сырой золы, чем во втором и третьем вариантах (таб. 6). В продукции всех исследовавшихся культур с первого варианта количество нитратов не превышало, а в варианте хозяйства (П) в 1,2 - 2,2 раза превышало ПДК (таб. б, 7). Применение удобрений заметно снижало накопление крахмала в клубнях картофеля по сравнению с вариантом без удобрения, причём с увеличением доз удобрений более заметно (таб. 7).

Таким образом, несбалансированное повышение доз удобрений снижало содержание сухого вещества, повышало накопление нитратов, клетчатки и сырой золы, увеличивало долю побочной и нестандартной продукции в урожаях исследовавшихся культур.

Влияние испытывавшихся систем удобрения на потребление питательных элементов культурами. Результаты анализов показали, что с увеличением доз удобрений ежегодно и в среднем за два года, как правило, возрастало содержание основных элементов питания в основной и побочной продукции всех кормовых и овощных культур (таб.8). В среднем за два года, содержание азота, фосфора и калия в основной продукции всех культур и в побочной почти всех овощных культур с варианта II оказалось достоверно выше, чем с первого.

Хозяйственный вынос элементов питания культурами во всех опытах в среднем за два года, как и следовало ожидать, оказался максимальным на втором варианте, за счёт большего, по сравнению с первым вариантом, относительного содержания азота, фосфора и калия в продукции, а минимальным — на ва-

Таблица 8. Средние за годы опытов балансовые коэффициенты (БК) использования из удобрений элементов питания и их содержание в продукции основная/побочная) опытных культур._

^ _ГТоказатети I

5 ! Рштрп^мир °Л ия

Культура

Бобово-31аковые травы

X СЗ ! Содержание % на абсолютно Балансовый

О. 1 сухую массу коэффициент, %

са ! N | р2о5 1 к2о N Р 1 К

1 1 1,13 0 64 | 2,73 137 - 1 102

т 1 1,40 , 0,45 , 3 10 112 | - | 98

О 09/0 11 I О 06/0 08 [ 0 24/0 13 |

' - БК из органических удоорении ** - данные за 2005 г

рианте без удобрений из-за низкой урожайности.

Балансовые коэффициенты использования питательных элементов удобрений и почвы отдельными культурами по годам исследований и в среднем за два года заметно колебались в изучавшихся вариантах (таб. 8), но на варианте I были всегда выше, чем во втором. Балансовые коэффициенты использования азота оказались выше планируемых на варианте I в посевах бобово-злаковых трав и викоовсяной смеси на 37-40%, люцерны и кукурузы - на 13-15%, а на овощных культурах были близки к плановым. Максимальное же использование азота удобрений и почвы (КБ = 223 - 276%), естественно, наблюдалось в варианте IV под всеми культурами, что не только экономически, но и экологически наиболее целесообразно. На втором варианте использование азота было выше планируемого на 26% капустой и на 12% - бобово-злаковыми травами, близким к запланированному - морковью и ниже планируемого на 17-36% посевами остальных опытных культур.

Использование фосфора органических удобрений и почвы на первом варианте картофелем соответствовало запланированному, капустой - было на 27% выше, а морковью - на 42% ниже. На втором варианте при внесении органических и минеральных удобрений использование фосфора было ниже запланированного на 60% картофелем, на 84% - капустой и на 112% - морковью (таб. 8). Кукуруза и викоовсяная смесь использовали в вар. II соответственно только: 49% и 94% фосфора органических и минеральных удобрений (таб. 8).

Балансовые коэффициенты использования калия кормовыми культурами не соответствовали планируемым и в среднем за два года даже в первом варианте были ниже на 22 - 53 % (таб.8). Использование калия кормовыми культурами на втором варианте было заметно ниже, чем на первом, при этом баланс калия оказался положительным. Под овощными культурами балансовые коэффициенты использования калия в среднем за два года (таб. 8) были наиболее близки к плановым на первом варианте в опытах с капустой и морковью, и ниже таковых на 36 — 46% в опытах с картофелем, а на втором варианте всеми овощными культурами - были ниже плановых на 29 - 68%, а в опытах с картофелем даже ниже 100%, что создавало условия для накопления в почве неиспользованного растениями калия.

Экономическая эффективность исследовавшихся систем удобрения.

По результатам проведённых исследований в среднем за три года экономически наиболее эффективной оказалась предложенная нами (вариант I) система удобрения (таб. 9), которая часто даже при равной урожайности культур со вторым вариантом имела окупаемость каждого кг д.в. удобрений в 1,1 — 1,9 раза более высокую, чем во втором, благодаря более низкой насыщенности посевов удобрениями. При выращивании овощных культур при оптимальной системе удобрения (вар. I), возрастал чистый доход и рентабельность производства (таб. 9).

Выращивание капусты оказалось окупаемым только на предложенной нами системе удобрения, а дополнительная коррекция доз азотных удобрений по результатам почвенной диагностики в 2005 году (IV вариант) резко повышала доходность и рентабельность производства этой культуры (таб 9)

Таблица 9. Некоторые показатели экономической эффективности исследовавшихся систем удобрения

Культура

Показатель

Окупаемость прибавками урожаев, кг/кг

Д_в_ _

Чистый доход (тыс руб 'га) / Рентабельность

* - вариант с оораооткои клуоней раствором борной кислоты ** - вариант IV с учетам запасов минерального азота почвы в 200^г

ВЫВОДЫ

1 В течение исследовавшихся периодов (1986 - 1990 гг, 1991 - 1996 г г, 1997 - 2003 г г) в АО «Назарьево» Одинцовского района Московской области насыщенность посевов удобрениями не соответствовала продуктивности культур и обеспеченности почв питательными элементами При уменьшении насыщенности посевов возделываемых культур удобрениями в 1986 - 1990 г г в 4,4 раза, в 1991 - 1996 гг - в 2,4 раза и в 1997-2003 г г - в 1,2 раза с одновременной оптимизацией соотношений в них N Р.05 КгО соответственно равными 13,6 1 28,4, 20 I 36,4 и 32,1 I 52,1, хозяйство могло получать достигнутые уровни урожайности культур лучшего качества

2 С учетом фактических результатов баланса питатечьных этементов за исследуемые периоды, потребностей культур к плодородию почв и средневзвешенных агрохимических показатетей плодородия почв хозяйства 1997 года обсте-дования установлены следующие оптимальные балансовые коэффициенты использования удобрений N 100%, Р 200%, К 150%, обеспечивающие получение близкой к климатически обеспеченной урожайности возделываемых культур лучшего качества с одновременной оптимизацией агрохимических показателей плодородия почв и соблюдением требований к охране окружающей среды Общая насыщенность всеми удобрениями при этом равна 426 кг/га д в , в которой азота - 160, фосфора - 5 и калия 260 кг/га

3. Оптимизация рекомендованной системы удобрения, по сравнению с хозяйственной, осуществлялась уменьшением доз органических и азотных удобрений, исключением фосфорных и увеличением доз калийных удобрений. Дополнительная коррекция доз азотных удобрений по результатам весенней почвенной диагностики, не снижая продуктивности исследовавшихся культур, обеспечивала минимальное содержание нитратов в продукции и улучшала лёжкость последней при хранении.

4. Снижение насыщенности посевов удобрениями до 426 кг/га д.в. при оптимизации соотношения в них N : Р2О5 : КгО равном 32,1 : 1 : 52,1 в сравнении с хозяйственным вариантом системы удобрения с насыщенностью 527 кг/га д.в. и соотношением N : Р2О5 ; КгО равном 2,6 : 1 : 3,8 обеспечивало равные уровни урожайностей культур лучшего качества: уменьшало долю побочной и нестандартной продукции, количество нитратов, повышало питательность кормов и лёжкость продукции при хранении.

5. Применение удобрений приводило к снижению накопления сухого вещества и увеличению содержания элементов питания в хозяйственных урожаях испы-тывавшихся культур. Однако, вынос (затраты) питательных элементов на 1т основной с соответствующим количеством побочной продукции во втором (хозяйственном) варианте был всегда выше, чем при оптимальной системе удобрения.

6. Фактические балансовые коэффициенты использования питательных элементов опытными культурами при оптимальной системе удобрения оказались максимально близкими, а при хозяйственной - заметно или значительно ниже оптимальных значений.

7. Для получения продуктивности, близкой к климатически обеспеченной урожайности возделываемых в хозяйстве культур с одновременной оптимизацией агрохимических показателей плодородия почв в АО «Назарьево» следует компенсировать вынос урожаями фосфора на 5 - 10%, калия - на 65 - 70%, азота -на 100%.

8. Применение оптимальных доз удобрений оказалось агрономически и экономически выгодным, а экологически - наиболее обоснованным. Окупаемость каждого кг д.в. вносимых удобрений прибавками урожаев всех испытывавшихся культур при оптимальной системе удобрения была выше, чем в хозяйственной в 1,1 - 1,9 раза. Только при оптимальных дозах удобрений выращивание капусты оказалось окупаемым, а рентабельность производства картофеля по сравнению с системой удобрения в хозяйстве выросла на 21%.

ПРЕДЛОЖЕНИЯ ПРОИЗВОДСТВУ

Для оптимизации систем удобрения в агроценозах Нечерноземья дозы их следует рассчитывать с помощью оптимальных, дифференцированных в зависимости от средневзвешенных агрохимических показателей плодородия почв

балансовых коэффициентов использования культурами питательных элементов, что позволит получать плановые уровни урожаев хорошего качества с одновременной оптимизацией агрохимических показателей почв, соответствующей требованиям возделываемых культур и охраны окружающей среды.

Затраты (вынос) азота, фосфора и калия на единицу основной (1т) с соответствующим количеством побочной продукции сельскохозяйственных культур на дерново-подзолистых среднесуглинистых почвах Московской области следует принимать равными: для зеленой массы многолетних бобово-злаковых трав -3,4Ы 2.8Р 8,1К, для зеленой массы люцерны - 2,7Ы 1,9Р 6,5К; для зеленой массы викоовсяной смеси (I 1,5) — 4,8Ы 1,1Р 5,6К; для кукурузы «Каскад» (на силос)-4Ы 1Р 5,2К, для картофеля «Елизавета» - З.ЗЫ 1.8Р 4,5К, для моркови «Берски» - 2,8К 1,2Р 5К; для белокочанной капусты «Резистор» - 2.Ж 1,4Р 3,9К.

Балансовые коэффициенты использования элементов культурами на почвах VI класса (группы) стедует принимать равными по азоту - 100%, по фосфору — 200% и более, по калию — 150%

СПИСОК РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Жуков Ю П, Швыркин С Н Агроэкологическая экспертиза применения удобрений и мелиорантов в периоды между тремя турами агрохимического обследования почв (1986 — 2003 г г ) в АО «Назарьево» Московской области // Актуальные проблемы почвоведения, агрохимии и экологии (юбилейный сборник) -М МСХА, 2004 - С 223-233

2 Жуков Ю П , Швыркин С Н Зависимость продуктивности культур от показателей плодородия почв и результатов баланса питательных элементов в агроце-нозах Нечерноземья // Известия ТСХА - 2005 — Вып 3 - С. 25-39

3 Жуков Ю П , Швыркин С Н Продуктивность культур при разных системах удобрения в АО «Назарьево» // Плодородие — 2005 - № 6 — С 16—18

4. Швыркин С.Н. Зависимость урожайности и показателей качества культур от уровня плодородия почв и баланса питательных элементов в агроценозах Нечерноземья // Материалы Международной научной конференции «Агроэкологическая эффективность применения средств химизации в современных технологиях возделывания сельскохозяйственных культур». - М • ВНИИА, 2005 - С 87 -89.

1,25 печ. л.

Зак. 92.

Тир. 100 экз.

Центр оперативной полиграфии ФГОУ ВПО РГАУ - МСХА им. К.А. Тимирязева 127550, Москва, ул. Тимирязевская, 44