Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

Эффективность новых комплексных органоминеральных удобрений с природным кремнийсодержащим сорбентом при возделывании ярового ячменя на серых лесных почвах

ВАК РФ 06.01.04, Агрохимия

Автореферат диссертации по теме "Эффективность новых комплексных органоминеральных удобрений с природным кремнийсодержащим сорбентом при возделывании ярового ячменя на серых лесных почвах"

На правах рукописи

ФИЛАТОВ Александр Николаевич

ЭФФЕКТИВНОСТЬ НОВЫХ КОМПЛЕКСНЫХ ОРГАНОМИНЕРАЛЬНЫХ УДОБРЕНИЙ С ПРИРОДНЫМ КРЕМНИЙСОДЕРЖАЩИМ СОРБЕНТОМ ПРИ ВОЗДЕЛЫВАНИИ ЯРОВОГО ЯЧМЕНЯ НА СЕРЫХ ЛЕСНЫХ ПОЧВАХ

Специальность 06.01.04. - «Агрохимия»

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук

Ц |"'У I

005549755

Немчиновка 2014

005549755

Диссертационная работа выполнена в Калужском научно-исследовательском институте сельского хозяйства в 2010-2014 гг.

Научный руководитель доктор сельскохозяйственных наук

Капранов Владимир Николаевич

Официальные оппоненты: доктор сельскохозяйственных наук

Сирота Сергей Михайлович, заместитель директора по научной работе и семеноводству Всероссийского НИИ селекции и семеноводства овощных культур;

кандидат сельскохозяйственных наук Фадькин Геннадий Николаевич, доцент кафедры лесного хозяйства, экологии и селекции растений Рязанского агротехнологического университета имени П.А. Костычева

Ведущая организация: Всероссийский научно-исследовательский

институт агрохимии имени Д.Н. Прянишникова

Защита состоится «01» июля 2014 г. в 15 часов 30 минут на заседании диссертационного совета Д 006.049.01 при Московском научно-исследовательском институте сельского хозяйства «Немчиновка».

Адрес: 143026, Московская обл., Одинцовский район, п/о Немчиновка-1, ул. Калинина, дом 1.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке института и на сайте института в интернете www.nemchinowka.ru

Автореферат разослан «Ц » мая 2014 г.

Ученый секретарь диссертационного совета

Общая характеристика работы

Актуальность темы. В последнее время большое внимание уделяется поиску и эффективному использованию новых источников минерального питания растений, обладающих высокой агрохимической и экологической ценностью. К ним относятся комплексные удобрения пролонгированного действия, изготовленные на основе природных сорбентов. Удобрения такого рода разработаны во Всероссийском НИИ сельскохозяйственной радиологии и агроэкологии. К настоящему времени в этом институте запатентовано два вида комплексных органоминеральных удобрений - Супродит и Супродит М, содержащих в своем составе физиологически активные соединения, набор макро, - микроэлементов на основе природного кремнийсодержащего сорбента - трепела Зекеевского месторождения (Калужская обл.) и низинного торфа (Ратников, Санжаро-ва, Жигарева и др., 2011,2012).

Эффективность этих удобрений изучалась при реабилитации радиоактивно загрязненных почв (Рекомендации ..., Обнинск, ВНИИСХРАЭ, 2011, 2012). Однако комплексных полевых исследований по выявлению их агрохимической ценности в эквивалентных дозах с промышленными видами удобрений на разных сельскохозяйственных культурах в регионе проведено недостаточно. В первую очередь это относится к ячменю, который здесь является основной яровой культурой. В связи с этим вопросы повышения урожайности и улучшения качества зерна ячменя, как основной яровой культуры, при использовании новых агрохимических средств являются актуальными и заслуживают внимания сельхозтоваропроизводителей к данным удобрениям.

Цель исследований. Изучить агрохимическую ценность новых комплексных органоминеральных удобрений Супродит и Супродит М и разработать научно-обоснованные рекомендации их эффективного использования при возделывании ярового ячменя на серых лесных почвах юго-запада Центрального Нечерноземья.

В задачи исследований входило:

• изучить изменение агрохимических показателей почвы под воздействием новых комплексных удобрений;

• исследовать фотометрические параметры и фото синтетическую деятельность растений ярового ячменя;

• изучить влияние новых комплексных удобрений на структуру урожая, урожайность и качество зерна;

• определить вынос питательных элементов урожаем и коэффициенты их использования растениями ячменя из удобрений;

• дать энергетическую и экономическую оценку эффективности применения новых комплексных органоминеральных удобрений.

Научная новизна. На серых лесных почвах юго-западной части Центрального Нечерноземья при возделывании ярового ячменя от применения новых комплексных органоминеральных удобрений Супродит и Супродит М выявлено их преимущество над стандартными видами минеральных удобрений в эквивалентных дозах NPK. Оно состоит в улучшении условий минерального питания культуры в период вегетации (коэффициенты использования NPK повышались в 2 и более раз), усилении развития корневой - на 40 %, надземной массы растений - 30 %, повышении продуктивности фотосинтеза в 1,5-1,8 раза. Установлена высокая агрохимическая эффективность в прямом действии и последействии, где превышение урожайности зерна ячменя над контролем составляло 56-59 %» а по отношению к стандартным удобрениям 18-30 %.

Практическая значимость. Использование новых комплексных органоминеральных удобрений с кремнийсодержащим сорбентом Супродит и Супродит М в сравнении с промышленными формами минеральных удобрений обеспечивает повышению урожайности ячменя Нур на уровне 4 т/га с содержанием белка < 12 %, экстрактивностью - 78 % и пленчатостью -8,7 %, что отвечает пивоваренным нормативам. С экономических позиций использование данных удобрений в технологии производства ячменя является более рентабельным, чем использование стандартных форм NPK -удобрений. Основные результаты исследований опубликованы в рекомендациях: «Технология применения нового комплексного удобрения Супродит М при возделывании зерновых культур на различных типах почв (Обнинск, 2012).

Апробация работы. Материалы исследований представлены: на научно-практической конференции, посвященной 80-летию Московского НИИСХ «Немчиновка «Достижения и перспективы научного обеспечения агропромышленного комплекса Центрального региона России» (Немчиновка, 2012 г.); Международной научно-практической конференции «Развитие аграрного сектора в условиях вступления России в ВТО» (Смоленск, 2012 г.); в отчетных докладах на Ученом Совете Калужского НИИСХ (2010-2014 гг.).

Публикации. По результатам исследований опубликовано 6 работ, в том числе две в изданиях, рекомендованных ВАК Минобрнауки Рф.

Структура и объем диссертации. Работа состоит из введения, 5 глав, в т.ч. из 3 экспериментальных, выводов и предложений производству, списка использованной литературы, включающего 336 наименований, из них 30 на иностранном языке. Диссертация изложена на 170 страницах компьютерного текста, содержит 22 таблицы, 13 рисунков, 17 приложений.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Условия и методика исследований

Исследования выполнены в 2010-2013 гг. на участках семеноводческих севооборотов экспериментально-производственного отдела Калужского НИИСХ Россельхозакадемии в соответствии с планом НИР в рамках программы РАСХН по Государственному заданию 02.07.03.01. «Разработать технологию выращивания ячменя ярового с применением удобрений пролонгированного действия».

Метеорологические наблюдения за годы исследований выявили явные контрасты по гидротермическим показателям. ГТК вегетационного периода 2010 г. отмечался острозасушливым (0,7). Погодные условия летнего периода повлияли на сокращение фаз развития растений и снижение урожайности ячменя. В 2011 г. погодные условия для роста и развития ячменя в целом были благоприятными (ГТК = 1,2). ГТК вегетационного периода 2012 г. составил 2,2, что определило оптимальные условия выращивания ячменя. Погодные условия вегетационного периода 2013 года были менее благоприятными (ГТК = 3,3), главным образом по,высокому увлажнению, во время развития ячменя и формирования урожая.

Почва - серая лесная среднесуглинистая среднеокультуренная на лессовидном суглинке со следующими агрохимическими показателями: содержание гумуса 2,1 % (слабогумусированная); рНш 5,9 (близкая к нейтральной реакция среды); степень насыщенности основаниями - 95 % (высокая); обеспеченность подвижным фосфором (по Кирсанову) - 264 мг/кг (очень высокая), подвижного калия - 147 мг/кг (повышенная).

Методика исследований включала проведение двух полевых опытов. Объектами исследований являлись комплексные органоминеральные удобрения Супродит и Супродит М. Химический состав Супродита, вал. %: Нзбщ. - 11; РгОз - 13; К20 -17; вЮг - 12,3; А1203 - 1,65; СаО - 1,92; МёО -0,3; БегОз - 0,96; Мп02 - 0,14; органическое вещество - 33,6. Емкость поглощения составляет 126±2 мг-экв./ЮО г. По химическому составу Супродит М характеризуется следующими показателями (вал. %): Мобщ- 11,4; Р205 - 12,0; К20 - 18,0; ЗЮ2 - 12,0; Са - 0,33; Мп - 0,003; ¥е - 0,32; А1 -1,96; а также (в мг/кг): - 5300; В - 1200; Мо - 1400, органическое вещество — 30 %.

Кремнийсодержащий сорбент представлен клиноптилолитом (50 %), монтмориллонитом (15 %), слюдой (4 %), кварцем (4 %), аморфным кремнеземом (27 %).

В опытах выращивали сорт ячменя Нур, районированный в регионе. Оригинатором сорта является Московский НИИСХ «Немчиновка». В первом опыте изучали эффективность применения новых комплексных ор-

ганоминеральных удобрений при их ежегодном внесении под яровой ячмень. Предшественником являлся картофель. Дозы минеральных удобрений рассчитывали на запланированный урожай 4 т/га (по Минееву, 1990). Минеральные удобрения применяли в форме аммиачной селитры (34,5 % 14), суперфосфата двойного (43 % Р205), калимагнезии (26 % К20) и нитрофоски (17:17:17). Доза новых комплексных удобрений Супродит и Супродит М с природным сорбентом (800 кг/га) по основным элементам питания была эквивалентна дозам стандартных удобрений.

Схема опыта № 1 (прямое действие удобрений)

Вариант Обозначение

Без удобрений Контроль (б/у)

Аммиачная селитра (N90) + двойной суперфосфат (Р,оо) + калимагаезия (Ки0) №>К

Нитрофоска ( ^РсадКэд) + дв. суперфосфат (Рю) + калимагнезия (К50) НФК+РК

Аммиачная селитра (N90) + двойной суперфосфат (Р,оо)+ калимагнезия (К]4о) + трепел (800 кг/га) ЫРК -Ирепел

Супродит М (Т^оРшоКмо) - 800 кг/га Супродит М

Супродит (^Рю^в«) - 800 кг/га Супродит

Схема второго опыта, где изучали последействие новых форм комплексных и стандартных минеральных удобрений при бессменном посеве ячменя была аналогична первому опыту.

Повторность вариантов опытов - четырехкратная при рендомизирован-ном расположении делянок. Площадь делянки - 25,2 м2. Технология выращивания ячменя общепринятая для центральных районов Нечерноземной зоны. Посев ячменя Нур проводили рядковым способом сеялкой СН-16А. Норма высева - 5,0 млн. всхожих зерен на гектар. Зерно протравливали препаратом Раксил (0,5 л/т).

В опыте проводили следующие наблюдения и исследования:

- агрохимические показатели почвы: рНКа [ГОСТ 26483-85]; гумус (по Тюрину); гидролитическая кислотность по Каппену [ГОСТ 26212-91]; сумма поглощенных оснований по Каппену [ГОСТ 27821-88]; нитратный азот по Грандваль-Ляжу, подвижный фосфор и калий по Кирсанову [ГОСТ 26207-91];

- определение основных сроков наступления фаз развития растений [Методика Государственного сортоиспытания сельскохозяйственных культур, 1985];

- биометрические и фотосинтетические показатели (высота растений, густота стояния, масса сухого вещества растений, колосьев, стеблей, листьев, площадь листьев, фотосинтетический потенциал, чистая продуктивность фотосинтеза) - по Методике Государственного сортоиспытания сельскохозяйственных культур [1985];

- определение 1ЯРК в растительной продукции: содержание азота -ГОСТ 50466-93, фосфора - ГОСТ 26657-97, калия - ГОСТ 30504-97, показатели качества зерна - белок (ГОСТ 10846-74), крахмал (ГОСТ 10845-76), экстрактивность (ГОСТ 12136-77), пленчатость (ГОСТ 10843-76);

- коэффициент использования растениями элементов минерального питания из минеральных удобрений разностным методом (Ягодин, 1989);

- в расчетах энергетической эффективности применяли методические рекомендации ВНИИА (Булаткин, 1983; Цимбалист, Благовещенская, 1993; Миндрин, 1997); экономическую эффективность рассчитывали по В.Г. Минееву (2004).

Статистическую обработку экспериментальных данных проводили методом дисперсионного анализа (Доспехов, 1985) на персональном компьютере с использованием программного обеспечения "ЕХЗЕЪ".

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ Содержание питательных веществ в почве

В среднем за годы исследований перед посевом ярового ячменя содержание нитратного азота в пахотном слое почвы (0-27 см) отмечалось средними значениями - 17,0-22,4 мг/кг (табл. 1), обеспеченность подвижным фосфором была высокой (254-282 мг/кг), подвижным калием - повышенная (148-163 мг/кг).

Таблица 1 - Содержание нитратного азота, подвижного фосфора и калия в слое почвы 0-27 см (ср. 2010-2013 гг.), мг/кг

Вариант N-N03" р2о5 К20

до посева после уборки до посева после уборки до посева после уборки

Контроль (б/у) 17,0 7,3 263 252 151 125

ЫРК 19,3 10,1 282 266 157 ' 137

НФК+РК 18,7 9,2 270 254 148 126

ИРК + трепел 21,6 10,2 254 268 153 129

Супродит М 21,9 13,0 260 ; - 273 163 146

Супродит 22,4 10,8 257 284 162 140

После уборки ячменя содержание нитратов в почве снизилось и составило в вариантах с комплексными органоминеральными удобрениями 11-13 мг/кг, со стандартными формами удобрений - 9-10 мг/кг. Следует отметить тенденцию повышения подвижного фосфора в вариантах с применением Супродита, Супродита М и природного трепела в комплексе с ЫРК-удобрениями. Увеличение составило 13-27 мг/кг почвы. Содержание

подвижного калия по всем вариантам снизилось на 10-17 % в сравнении с весенними показателями.

Влияние удобрений на морфометрические показатели ячменя

Одним из главных элементов, определяющих величину урожая, является густота стояния растений и их кустистость. В наших исследованиях данный показатель сильно зависел от погодных условий. Максимальные её значения отмечали в 2012 г., минимальные - в засушливом 2010 г. В среднем за годы исследований наименьшее количество растений ячменя при высеве 5 млн. всхожих семян на 1 га в фазу выхода в трубку отмечалось в контроле - 270 шт./м2. С применением удобрений показатель повышался до 276-293 шт./м2. Наибольшее увеличение количества продуцируемых растений отмечалось в варианте с Супродитом М - на 23 шт. (8,5 %) к контролю. От применения этого удобрения коэффициент кустистости составил 2,55 с превышением над контролем на 28 %. В посевах, где вносили Супродит, количество растений было порядка 285 шт./м2 с коэффициентом кустистости 2,53.

Высота растений является одним из генетических признаков сорта. При эквивалентности минерального питания по действующему веществу 1МРК максимальный прирост ячменя в высоту обеспечило новое комплексное органоминеральное удобрение Супродит М. В фазу выхода в трубку увеличение высоты растений составило в среднем 7,8 см. Применение стандартных форм минеральных удобрений, а также Супродита способствовало увеличение линейного роста растений на 4 см к контролю. Трепел в комплексе с КРК - удобрениями обеспечил прирост лишь на 2 см (табл. 2).

Таблица 2 -Высота растений, надземная и подземная сырая биомасса ячменя (в среднем за 2010-2013 гг.)

Фаза развития

выход в трубку цветение

Вариант высота рас- сырая масса, г/м2 высота рас- сырая масса, г/м2

надземная надземная

тении, см корней тении, см корней

Контроль (б/у) 37,5 50 736 53,0 70 1532

ЫРК 41,5 81 1028 62,5 86 2053

НФК + РК 41,3 80 998 62,8 85 1880

ЫРК + Трепел 39,5 84 965 62,0 93 1975

Супродит М 45,3 111 1296 68,7 126 2382

Супродит 41,7 98 1217 64,0 121 2333

НСРсз 1,1 9,1 53 2,3 8,7 67

В фазу цветения высота растений варьировала по удобренным вариантам от 62,0 до 68,7 см. От применения Супродита и Супродита М она повышалась на 11,2-15,7 см. Стандартные формы удобрений обеспечили прирост высоты на 9,7-10,0 см к контролю.

Большое значение для формирования урожая имеет образование вторичных или узловых корней, биомасса которых находилась в тесной связи с кустистостью (г = 0,93). От применения новых комплексных орга-номинеральных удобрений в фазу выхода в трубку сырая масса корней составила 98-111 г/м2, что выше контроля более чем в 2 раза, а от использования стандартных форм удобрений - на 23-37 %. К цветению сырая масса корней в этих вариантах увеличилась до 121-126 г/м2 (на 14-19 %). В целом от применения новых комплексных удобрений сырая масса корней увеличилась на 73-80 %, а по отношению к минеральным удобрениям -на 38-47%.

С нарастанием корневой системы, увеличивалась и надземная зеленая масса. Эта связь описывается уравнениями линейной регрессии: в фазу выход в трубку - У = 9,46х+245 (г = 0,98); цветение - У = 13,5х+741 (г = 0,95). От применения новых комплексных удобрений прирост сырой биомассы достигал 65-76 %. В фазу цветения накопление надземной биомассы под влиянием удобрений было следующим: наименьшее отмечалось от нитрофоски - 23 %, от смеси простых минеральных удобрений и трепела в комплексе с №?К - 29-34 %, от новых комплексных форм - 52-55 %.

Фотосинтетическая деятельность посевов и накопление сухого вещества

Решающий фактор продуктивности фотосинтеза, следовательно, продуктивности всего агроценоза - это площадь листовой ассимилирующей поверхности. Результаты наших исследований показали, что нарастание листовой поверхности посевов ячменя, отмечаемое в фазы выхода в трубку и цветения, имело общие закономерности, и определялось погодными условиями. В засушливом 2010 г. (ГТК = 0,7) и переувлажненном 2013 г. (ГТК = 3,3) различий по нарастанию листовой поверхности посевов между фазами выход в трубку-цветение по удобренным вариантам не наблюдалось.

В благоприятный 2012 г. (ГТК = 2,2) от применения Супродита площадь листьев в фазу выхода в трубку увеличилась до 41,8 тыс. м2/га, превысив контроль на 65 %. В варианте с Супродитом М она составила 44,1 тыс. м2/га и 74 % роста к контролю. К цветению листовая поверхность в этих вариантах выросла соответственно до 47,8-49,2 тыс. м2/га, или 46-50 %. От применения стандартных удобрений увеличение площади листовой поверхности посевов было меньшим и составило в первый срок наблюдений 28-35 %, во второй срок - 23-38 %.

Для комплексной оценки фотосинтетической продуктивности ассимилирующего аппарата растений применяется показатель, который объединяет площадь листовой поверхности посева и продолжительность работы листьев - фотосинтетический потенциал (ФП). Данные рисунка 1 свидетельствуют, что за вегетационный период всходы - цветение в среднем в вариантах с Супродитом и Супродитом М фотосинтетический потенциал посевов составил соответственно 974 и 1010 тыс. м2 • сутки/га, что превышало контроль на 50-56 %. С внесением нитрофоски ФП имел наименьшее значение - 773 тыс. м2 • сутки/га, а его рост к контролю составил 19 %. Этот показатель от применения простых минеральных удобрений и трепела на их фоне был в пределах 804-813 тыс. м2 • сутки/га с превышением над контролем на 24-25 %.

Кон- NPK. НФК NPK+ Супро- Супро-троль Тре- дит М дит

(б/у) пел

^ - фотосинтетический потенциал щ - превышение над контролем, %

Рис. 1. Фотосинтетический потенциал посевов ячменя в межфазный период всходы - цветение, тыс. м2 • сутки/га (ср. за 2010-2013 гг.)

Признаком работы фотосинтеза в посевах является накопление сухого вещества вегетативными и регенеративными органами растений. В среднем за 4 года (2010-2013 гг.) в фазу выхода в трубку от применения Супродита и Супродита М воздушно-сухая биомасса листьев и стеблей увеличилась соответственно на 95,5 и 98,0 г/м2 (63-65 %) к контролю (табл. 3). При этом общий прирост надземной массы был выше на 20-23 %, чем от использования простых форм минеральных удобрений, а также трепела на их фоне. Меньшая прибавка отмечается в варианте с применением нитрофоски, которая составила только 32,7 г/м2 (22 %) к контролю. По отношению к новым комплексным удобрениям она была меньше на 35 %.

В фазу цветения надземная воздушно-сухая биомасса в вариантах с Супродитом и Супродитом М имела также максимальные значения - 613 -614 г/м , а прибавка к контролю составила 225 грамм (58 %). При этом массовая доля сухого вещества листьев была выше на 47-53 %, стеблей - 47-57 колосьев — 64-83 %. В сравнении с применением Супродита и Супродита М при использовании простых видов удобрений и нитрофоски прибав-

10

ки были существенно ниже. Это прослеживается как по отдельным органам растений ячменя, так и по общей надземной сухой биомассе. В итоге от применения №К - удобрений прибавка была меньше на 19, трепела на их фоне- 17, нитрофоски - 25 %.

Таблица 3 -Накопление воздушно-сухой массы растениями ячменя, г/м2 (среднее за 2010-2013 гг.)

Фаза развития

Вариант выход в трубку цветение

лист стебель всего лист стебель колос всего

Контроль (б/у) 69,8 81,0 150,8 124,0 149,3 115,6 388,9

№К 93,5 108.7 202.2 158,3 200.6 158,0 516,9

23,7 27,7 51,4 34,3 51,3 42,4 128,0

НФК + РК 82.5 101.0 183.5 148.3 183.5 158.7 490.5

12,7 20,0 32,7 24,3 34,2 43,1 101,6

№>К + Трепел 94.3 24,5 109,9 28,9 204,2 53,4 160,3 36,3 207,6 58,3 158,9 43,3 526.8 137.9

Супродит М 118,6 48,8 130,2 49,2 248,8 98,0 189,9 65,9 234,9 85,6 189,6 74,0 614.4 225.5

Супродит 114.8 131.5 246.3 181.7 220.1 211.6 613.4

45,0 50,5 95,5 57,7 70,8 96,0 224,5

НСР05 8,8 10,8 23,2 15,9 21,7 12,4 42,4

Примечание: в числителе - сухая биомасса; знаменателе - прибавка к контролю.

Для характеристики фотосинтетической деятельности посевов сельскохозяйственных культур большое значение имеет чистая продуктивность фотосинтеза (ЧПФ). В среднем за годы исследований применение новых комплексных органоминеральных удобрений способствовало повышению продуктивности фотосинтеза в фазу выхода в трубку в 1,2 раза, а ппч цветении - в 1,5-1,8 раза (рис. 2). НИ

7,9 7,9 7,9.

8,7 8,4

4 4,9 4,7 4'95'°

выход в трубку

цветение

Контроль ЫРК

НФК + РК ЫРК + Трепел Супродит Супродит М

Рис. 2. Чистая продуктивность фотосинтеза посевов ячменя (среднее за 2010-2013 гг.)

Во вторую контролируемую фазу она составила 8,4-8,7 г/м2 в сутки. При этом продуктивность фотосинтеза при использовании простых удобрений, трепела на их фоне и нитрофоски была ниже на 6-10 % и отмечалась равной величиной - 7,9 г/м2 в сутки.

Таким образом, применение комплексных органоминеральных удобрений, благодаря кремнийсодержащему сорбенту, который является носителем элементов питания, обеспечивало пролонгированное действие на физиологические процессы в растительном организме и способствовало лучшему развитию ярового ячменя. При этом повышалось количество продуцируемых растений, увеличивалась площадь листьев, всего ассимиляционного аппарата, что приводило к усилению фотосинтеза.

Элементы структуры урожая ячменя

В полевом опыте № 1 (прямое действие) при недостаточном увлажнении (2010-2011 г.) количество продуктивных стеблей варьировало в вариантах опыта в пределах 336-379 шт./м2. Во влажный 2012 г. в контроле продуктивная кустистость составила 485 шт./м2. При использовании стандартных удобрений она повысилась на 16 %, Супродита М - 29 % к контролю. При внесении трепела на фоне 1МРК и комплексного удобрения Су-продит наблюдалось одинаковое повышение кустистости - 24 %. В 2013 г. действие простых форм удобрений было незначительным, а применение нитрофоски и Супродита М обеспечило увеличение густоты продуктивного стеблестоя соответственно на 33 и 34 % к контролю. В полевом опыте № 2 число продуктивных стеблей в последействии стандартных 1МРК. -удобрений повышалось на 11-27 %, Супродита и Супродита М - 21-30 %.

В среднем за годы исследований наибольший показатель числа зерен в колосе в опыте с прямым действием удобрений отмечается от применения Супродита М - 21 % к контролю, где эта величина составляла 11,9 шт. При использовании простых форм удобрений зерен в колосе образовывалось больше на 17 %, а в вариантах с Супродитом и нитрофоской их число повышалось одинаково - на 15 %. В опыте с последействием удобрений показатель изменялся незначительно, варьируя в пределах 13,1-13,7 шт.

Существенное значение при оценке урожайности имеют показатели массы зерна с колоса и массы 1000 зерен. В первом опыте максимальные значения массы зерна с колоса наблюдались при достаточном увлажнении и благоприятном температурном режиме (2012 г.) в вариантах с новыми комплексными удобрениями - 0,65-0,66 г (табл. 4). В засушливых условиях этот показатель снижался до 0,52-0,57 грамма. В меньшей мере снижение отмечается от использования Супродита и нитрофоски - на 14-16 %, тогда как в вариантах с применением простых форм удобрений - 25 %. В очень влажный 2013 год масса зерна с колоса была наименьшая - 0,47-0,52

грамма. При этом от использования Супродита М показатель был выше на 6-11%.

Таблица 4 - Элементы продуктивности колоса в разные по увлажнению годы (полевой опыт № 1)

Прямое действие Последействие

(опыт № 1) (опыт № 2)

Вариант Годы* масса масса масса масса

зерна с 1000 зерна с 1000

колоса, г зерен, г колоса, г зерен,г

засушливые 0,47 37,9 0,41 37,6

Контроль (б/у) благоприятные 0,55 43,2 0,51 42,6

очень влажные 0,37 33,4 0,36 30,9

засушливые 0,53 38,8 0,47 38,6

ТчГРК . благоприятные 0,64 46,2 0,59 45,0

очень влажные 0,47 36,0 0,48 37,8

засушливые 0,56 40,9 0,45 38,2

НФК+РК благоприятные 0,61 45,9 0,55 43,9

очень влажные 0,49 34,9 0,47 34,4

засушливые 0,52 39,7 0,43 39,6

КРК + Трепел благоприятные 0,63 46,0 0,57 44,8

очень влажные 0,49 34,3 0,50 37,5

засушливые 0,57 41,6 - -

Супродит М благоприятные 0,66 46,3 0,60, 45,8 ,

очень влажные 0,52 36,3 0,48 37,9

засушливые 0,57 42,7 0,48 40,3

Супродит благоприятные 0,65 46,0 0,60 45,8

очень влажные - - 0,50 37,5

* 2010-2011 гг. - засушливые; 2012 г. - благоприятный; 2013 г - очень влажный.

В опыте с последействием удобрений наблюдалась аналогичная тенденция в изменении массы зерна с колоса в разные по увлажнению годы. При наибольших значениях показателя во влажный 2012 г. - 0,55-0,60 г, в засушливых условиях они были меньше на 22-25 %, в переувлажненных -17-23 %. Следует отметить одинаковые значения массы зерна с колоса в последействии новых комплексных и простых форм удобрений. В варианте с нитрофоской показатель был меньше на 6-9 %.

При оптимальных условиях выращивания (2012 г.) масса 1000 зерен в вариантах с прямым действием и последействием Супродита и Супродита М практически не отличалась, в среднем составляя 46 грамм (табл. 4). При этом в первом опыте при использовании стандартных удобрений отмечались те же значения, во втором - они была ниже на 1-2 грамма. Дефицит влаги и переувлажнение снижали показатель. В засушливые годы

13

при использовании новых комплексных удобрений масса 1000 зерен была меньше в среднем на 4 г, стандартных удобрений - б г, в очень влажный год - соответственно на 10 и 11 г . В последействии все формы удобрений в равной мере снизили показатель: при недостатке влаги - на 5-6 г, в условиях сильного увлажнения -7-9 г.

Урожайность и качество зерна ярового ячменя

В 2010-2011 гг. при урожайности в контроле 1,61-1,69 т/га прибавка урожая зерна от применения Супродита и Супродита М составила 0,5 т/га (30 %). Эффективность нитрофоски в эти годы при эквивалентности доз питательных элементов была ниже на 12-17 % (табл. 5). Величина урожая в вариантах, где использовали простые формы минеральных удобрений и природный сорбент на их фоне, в первый год имела близкие значения, во второй - была ниже на 0,3 т/га.

Таблица 5 - Урожайность ярового ячменя (полевой опыт № 1), т/га

Вариант Годы В среднем Прибавка

2010 2011 2012 2013 т/га %

Контроль (б/у) 1,61 1,69 2,68 1,21 1,80 - -

№К 2,08 1,87 3,74 1,62 2,33 0,53 29

НФК +РК 1,82 1,93 4,12 2,12 2,50 0,70 39

М>К + Трепел 1,98 1,84 4,07 2,18 2,52 0,72 40

Супродит М - 2,16 4,17 2,27 2,87 1,07 59

Супродит 2,13 2,16 4,15 - 2,81 1,02 57

НСРоз 0,12 0,14 0,16 0,15 0,11

Примечание: в удобряемых вариантах доза ЫРК эквивалентна ИдоРмоК-ыо

При достаточном увлажнении и благоприятном температурном режиме 2012 г. от применения новых комплексных удобрений урожайность составила 4,15-4,17 т/га с прибавкой к контролю около 1,5 т/га (55 %). Одинаковая эффективность отмечается при внесении нитрофоски и трепела совместно с ЫРК - удобрениями, где урожайность превысила контроль на 1,4 т/га (52-54 %). В этих погодных условиях использование простых форм минеральных удобрений дало наименьший эффект. Урожайность зерна повысилась лишь на 40 % к контролю. При этом эффективность Супродита и Супродита М была выше на 11 %.

Экстремально влажный 2013 г. резко снизил урожайность ячменя в контроле, которая составила лишь 1,2 т/га. Однако применение Супродита М способствовало её росту на 88 %, трепела на фоне ОТК - 80, нитрофоски - на 75 %. Менее эффективным являлось в этих погодных условиях ис-

пользование простых КРК - удобрений, где урожайность была выше контроля только на 34 %.

В среднем за годы исследований урожайность ячменя при ежегодном применении Супродита и Супродита М составила 2,81-2,87 т/га, а прибавка к контролю - порядка 1 т/га (58 %). От применения стандартных форм удобрений прибавки были ниже и составляли 0,5-0,7 т/га (29-40 %).

При бессменном посеве ячменя в вариантах с последействием Супродита и простых форм минеральных удобрений в 2011 г. величина урожайности имела близкие значения - порядка 2 т/га, а прибавка к контролю в первом случае 39, во втором - 47 % (табл. 6). Эффективность нового орга-номинерального удобрения в последействии в сравнении с нитрофоской была выше на 21 %, а относительно варианта с природным трепелом - 26 %.

Таблица 6 - Урожайность ярового ячменя в последействии удобрений (полевой опыт № 2), т/га

Вариант Годы В среднем Прибавка

2011 г. 2012 г. 2013 г. т/га %

Контроль (б/у) 1,44 2,45 1,19 1,69 - -

ЫРК 2,12 2,98 1,58 2,23 0,54 32

НФК +РК 1,65 2,83 1,46 1,98 0,29 17

ЫРК + Трепел 1,59 2,96 1,38 1,98 0,29 17

Супродит М - 3,32 1,94 2,63 0,94 56

Супродит 2,00 3,30 1,87 2,39 0,70 41

НСР05 0,09 0,06 0,10 0,10

После внесения Супродита и Супродита М в последействии на следующий 2012 год урожай зерна составил 3,3 т/га с прибавкой 0,85-0,87 т/га (35 %) к контролю. В вариантах с последействием ОТК-удобрений и трепела на их фоне, урожайность была ниже в среднем на 0,34 т/га, а нитрофоски - 0,48 т/га. Аналогичные результаты отмечались в 2013 году .при повторном посеве ячменя, отзывчивость которого, на внесенные годом раньше Супродит и Супродит М, была лучшей. Сбор зерна с гектара в этих вариантах составил 1,87-1,94 тонны с прибавкой к контролю 0,68-0,75 тонны (57-63 %). При этом эффективность простых форм удобрений в последействии была ниже на 18-23 %, нитрофоски - 28-33 %.

В среднем за годы исследований новые комплексные удобрения в последействии обеспечили прибавку урожая ячменя 0,7-0,9 т/га (41-56 %). Урожайность в варианте с Супродитом М в сравнении с простыми формами удобрений была выше на 18 %, с нитрофоской и трепелом на фоне

№К - 33 %. От внесения Супродита разница в урожае составила соответственно 7 и 21 %.

Качество зерна. За годы исследований содержание белка в ежегодно удобряемых вариантах не превысило 12%. При внесении Супродита М и Супродита отмечается повышение белковости (10,3-10,6 %). В других удобряемых вариантах его содержание было меньше на 0,3-0,9 %. Содержание крахмала в зерне составило 63,5 - 64,3 %, экстрактивность - 78,3-78,& %, пленчатость - 8,6-8,7 %, т. е. показатели соответствовали нормативам пивоваренного качества (табл. 7).

Таблица 7 -Показатели качества зерна ячменя (ср. за 2010-2013 гг.)

Вариант Белок, % Крахмал, % Экстрактивность, % Пленчатость, %

Контроль (б/у) 9,4 64,5 78,9 8,4

ЫРК 10,0 64,1 78,8 8,6

НФК +РК 9,7 64,3 78,6 8,6

ЫРК +Трепел 10,0 64,0 78,7 8,8

Супродит М 10,3 63,7 78,5 8,7

Супродит 10,6 63,5 78,3 8,7

Таким образом, стандартные и новые комплексные органоминераль-ные удобрения в одинаковой мере влияли на качество зерна ячменя.

Содержание элементов питания в зерне, соломе и вынос их урожаем

В среднем за годы исследований от ежегодного внесения новых комплексных органоминеральных удобрений содержание азота в зерне ячменя повышалось на 0,19-0,25 %, в соломе - на 0,18-0,19 % к контролю. В сравнении с применением простых форм минеральных удобрений азота в зерне накапливалось больше на 0,05-0,11 %, с нитрофоской - 0,15-0,21 %. В соломе азотистых соединений содержалось больше соответственно на 0,04-0,05 % и 0,06-0,07 % (табл. 8).

С урожаем ¡зерна в вариантах с Супродитом и Супродитом М вынос азота составил 43-45 кг/га, соломы - 24-25 кг/га. При использовании новых комплексных минеральных удобрений вынос азота зерном увеличился на 27-33 % в сравнении с применением простых минеральных удобрений и нитрофоски. Соответственно с соломой вынесено минерального азота больше на 48-57 %. Разница по общему выносу составила в сравнении с ЫРК-удобрениями и нитрофоской 18-19 кг/га (35-39 %).

Содержание Р205 в зерне по удобренным вариантам колебалось в узком интервале (0,86-0,89 %), в соломе - 0,25-0,28 %. При использовании Супродита и Супродита М вынос фосфора с гектара урожаем зерна был

выше на 22-26 %, чем в варианте с простыми удобрениями, и на 16-20 % -с нитрофоской. С соломой фосфора вынесено соответственно на 25-28 и 38-41 % больше.

Таблица 8 - Вынос элементов питания урожаем ячменя (основная и побочная продукция), среднее за 2010-2013 гг.

Вариант Зерно Солома Общий вынос, кг/га

содержание, % вынос, кг/га содержание, % вынос, кг/га

N

Контроль (б/у) 1,51 23,8 0,35 8,5 32,3

ИРК 1,65 33,6 0,49 16,2 49,8

НФК+РК 1,55 33,7 0,47 15,7 49,4

ЫРК +Трепел 1,60 35,3 0,51 17,6 52,9

Супродит М 1,70 44,6 0,54 24,0 68,6

Супродит 1,76 42,6 0,53 24,7 67,3

р2о5

Контроль (б/у) 0,93 14,7 0,30 7,0 21,7

ЫРК 0,88 17,9 0,25 8,3 27,2

НФК+РК 0,86 18,7 0,26 7,5 26,2

КРК + Трепел 0,88 19,3 0,27 8,0 27,3

Супродит М 0,89 22,5 0,28 10,6 33,1

Супродит 0,88 21,8 0,27 10,4 32,4

к2о

Контроль (б/у) 0,52 8,2 1,53 35,5 43,7

ЫРК 0,57 11,6 1,50 49,5 61,1

НФК+РК 0,55 12,0 1,48 42,3 54,4

№>К + Трепел 0,58 12,7 1,50 44,6 57,3

Супродит М 0,57 14,4 1,52 57,8 72,2

Супродит 0,56 14,0 1,50 60,3" 74,3

С применением удобрений содержание калия в зерне составило 0,550,58 %, соломе - 1,48-1,52 %. Следует отметить тенденцию увеличения содержания калия в соломе при использовании Супродита и Супродита М. Вынос калия зерном в вариантах с применением новых комплексных удобрений составил 14 кг/га, соломой - 58-60 кг/га. В вариантах с Супро-дитом и Супродитом М общий вынос калия составлял 72-74 кг/га, что на 18-37 % больше, чем при внесении минеральных удобрений.

Удельный расход азота на получение 1 т зерна с учетом побочной продукции превалировал в вариантах с новыми комплексными органомине-ральными удобрениями, и составил 22,1-23,5 кг/т, превысив таковой в варианте с внесением простых форм удобрений на 8-11 %, нитрофоской - 12-15 % (табл. 9).

Таблица 9 - Вынос питательных веществ 1 т зерна с учетом побочной продукции (ср. за 2010-2013 гг.), кг/т

Вариант N р2о5 К20

Контроль (б/у) 17,8 12,1 24,4

№>К 20,7 11д 253

НФК +РК 19,3 10,7 22,9

М>К + Трепел 20,2 10,9 23,2

Супродит М 22,1 11,6 24,9

Супродит 23,5 11,7 27,2

Удельный расход фосфора по удобряемым вариантам составлял 10,7-11,7 кг/т. По расходу калия на получение 1 т зерна с учетом побочной продукции с применением Супродита и Супродита М были равными и составили порядка 25-27 кг/т.

Важным критерием, определяющим эффективность применения удобрений, является коэффициент использования питательных элементов. В опыте азот Супродита М был использован ячменем на 40 %, фосфор - 12, калий - на 20 %, Супродита - соответственно на 32, 10 и 22 %. За счет пролонгированного поступления питательных элементов в растения на протяжении всей вегетации с внесением в почву новых комплексных органоминеральных удобрений коэффициент использования азота увеличился в сравнении с применением аммиачной селитры в 1,5-1,8 раза, нитрофоски - 2,1-2,7 раза. Данный показатель по фосфору был выше, чем от применения двойного суперфосфата в 2,0-2,4 раза, нитрофоски - 3,3-4,0 раза, соответственно по калию - в 1,5-1,7 и 2,9-3,1 раза.

Энергетическая и экономическая эффективность применения новых комплексных органоминеральных удобрений

Наиболее энергозатратным было выращивание ячменя с применением простых форм минеральных удобрений (ИРК), а также в комплексе с ними природного сорбента (трепела), где совокупные затраты энергии составили 11874-14850 МДж/га, превысили энергию ФАР в прибавке урожая соответственно на 44 и 30 %. Энергоотдача от использования нитрофоски под ячмень превысила единицу (Кээ = 1,6). Совокупные затраты, связанные с применением Супродита и Супродита М были ниже, чем от раздельного применения №>К- удобрений, на 37-45 %. При этом коэффициент энергетической эффективности повышался до 2,0-2,1.

Расчет экономической эффективности от ежегодного применения Супродита и Супродита М при возделывании ярового ячменя Нур показал, что в среднем за 3 года цена реализации прибавки урожая 1,0-1,1 т/га составило 12240-12840 руб./га. Условный чистый доход получен в размере 3913-4129 руб./га с рентабельностью 47 %. При ежегодном применении

18

стандартных промышленных форм минеральных удобрений затраты на получение прибавки урожая превосходили цену её реализации в 1,2-1,8 раза.

При рассмотрении экономической эффективности применения новых комплексных органоминеральных удобрений с учетом их последействия установлено, что условный чистый доход вырос до 11113-13902 руб./га, а рентабельность составила 117-136 %. От применения нитрофоски с учетом последействия рентабельность не превысила 10 %.

Таким образом, выращивание ячменя с использованием новых комплексных органоминеральных удобрений является энергетически, экономически целесообразным и высокоэффективным агроприемом.

ВЫВОДЫ

1. Применение новых комплексных органоминеральных удобрений -Супродита и Супродит М, изготовленных на основе природного кремнийсодержащего сорбента (трепела Зекеевского месторождения) при возделывания ячменя способствовало увеличению подвижных фосфатов в почве на 13-27 мг/кг. К концу вегетации содержание нитратного азота в сравнении с весенним количеством снижалось в 1,8-2,0 раза, подвижного калия-на 10-17 %.

2. Применение комплексных органоминеральных удобрений обеспечивало количество растений ячменя в фазу выхода в трубку 285-293 шт./м2 с коэффициентом кустистости 2,5. От внесения минеральных удобрений их количество составляло 276-279 шт./м2 при 2,2-2,3 узлах кущения.

3. Применение Супродита и Супродита М способствовало увеличению высоты растений в среднем на 20-30 %, но, не превышая показателей среднерослости.

4. При использовании Супродита и Супродита М лучше развивалась корневая система. В фазу выхода в трубку сырая масса корней увеличилась в 2 раза к контролю, а к стандартным формам удобрений - на 23-37 %. В фазу цветения прибавка сырой массы составила 73-80 % к контролю, 38-47 % -к минеральным удобрениям. В соответствии с нарастанием корневой массы, от внесения новых форм комплексных органоминеральных удобрений надземная масса к цветению увеличивалась на 14-16 % в сравнении с применением минеральных удобрений.

5. В сравнении с промышленными удобрениями новые комплексные формы способствовали в большей мере увеличению площади листьев и повышению фотосинтетического потенциала за счет образования большего количества листьев, увеличению их размеров и более длительного периода функционирования ассимиляционной поверхности. При этом

чистая продуктивность фотосинтеза посевов ячменя от применения новых комплексных органоминеральных удобрений повысилась в фазу выхода в трубку в 1,2 раза, а в цветение - в 1,5-1,8 раза к контролю. В варианте с Супродитом М величина чистой продуктивности фотосинтеза была выше, чем от применения промышленных форм минеральных удобрений на 19-30%.

6. Внесение в почву Супродита и Супродита М в большей мере способствовало накоплению сухой биомассы растениями ячменя, которая к фазе цветения составляла 650-681 г/м2 с прибавкой 20-38 % по отношению к промышленным минеральным удобрениям.

7. Элементы структуры урожая (количество продуктивных стеблей, озерненность колоса, масса зерна с колоса, масса 1000 зерен) изменялись в соответствии с гидротермическими условиями выращивания и применяемыми формами удобрений. Максимальное воздействие оказали новые комплексные органоминеральные удобрения при оптимальных погодных условиях: количество продуктивных стеблей при их ежегодном применении достигало 598-625 шт./м2; масса зерна с колоса - 0,65-0,66 грамма. Товарное зерно получено с массой 1000 зерен 46,0-46,3 г, а при засушливых и очень влажных погодных условиях формировалось более мелкое зерно. Однако даже при недостатке влаги новые комплексные органоминеральные удобрения обеспечили в сравнении с другими формами удобрений наибольшую массу 1000 зерен - 41,6-42,7 г.

8. При одинаковом соотношении питательных элементов 1 : 1,1 : 1,6, внесенных с удобрениями, вынос азота урожаем зерна и соломы от применения комплексных органоминеральных удобрений в среднем составил 66-69 кг/га, фосфора - 31-33, калия - 71-74 кг/га. От использования стандартных видов удобрений вынос получен с меньшими значениями: по азоту на 24-46 %, фосфору - 16-34 %, калию - 15-39 %. Удельные расходы ]ЯРК на получение 1 т зерна ячменя с учетом побочной продукции от применения Супродита и Супродита М составили по азоту - 22-24 кг, фосфору -12 кг, калию - 25-27 кг.

9. Коэффициент использования азота новых комплексных удобрений составил 32-40 %, фосфора - 10-12, калия - 20-22 %. За счет пролонгированного поступления питательных элементов при внесении в почву Супродита и Супродита М использование азота удобрений увеличилось в сравнении с применением аммиачной селитры в 1,5-1,8 раза, нитрофоски - в 2,1-2,7 раза. Соответственно по фосфору был выше, чем от применения двойного суперфосфата в 2,0-2,4 раза, нитрофоски - 3,3-4,0 раза, калию - в 1,5-1,7 и 2,9-3,1 раза.

10. Урожайность ярового ячменя в среднем за 3 года при прямом действии Супродита и Супродита М составила 2,8 и 2,9 т/га с прибавкой к контролю 1,0 и 1,1 т/га (57-59 %). От применения промышленных форм удобрений прибавки были ниже и составили 0,5-0,7 т/га (29-40 %). В 2012 году при оптимальных погодных условиях (ГТК = 2,2) новые комплексные удобрения обеспечили урожайность 4,2 т/га. Они обладают высоким пролонгирующим действием. От последействия этих комплексных удобрений урожай зерна был выше на 18-33 % в сравнении с промышленными формами.

11. Зерно ячменя Нур во всех удобряемых вариантах соответствовало ГОСТ 5060-86 для пивоварения. При использовании Супродита и Супродита М содержание белка составляло 10,3-10,6 %, выход экстрактивных веществ - 78,3-78,5 %, пленчатость - 8,7 %.

12. Экономическая и энергетическая оценка применения новых комплексных органоминеральных удобрений при возделывании ячменя Нур в сравнении с промышленными формами минеральных удобрений показала высокую эффективность и выгодность данного агроприема, позволившего при прямом действии и последействии получить условный чистый доход 11113-13902 руб./га с рентабельностью 117-136 % и наибольшей энергоотдачей (Кээ) - 2,1-2,2 ед.

ПРЕДЛОЖЕНИЯ ПРОИЗВОДСТВУ

При выращивании ярового ячменя на серых лесных почвах юго-запада Центрального Нечерноземья рекомендуется вносить под предпосевную обработку почвы 800 кг/га Супродита или его модификацию Су-продит М, что является экономически целесообразной дозой минерального питания культуры ЫдоРюоКмо для получения урожая зерна 4 т/га. Применение Супродита М обеспечивает питание растений не только макро-, но и микроэлементами.

Новые комплексные органоминеральные удобрения с кремнийсо-держащим сорбентом обладают пролонгированным действием. Поэтому их следует вносить однократно 1 раз в 2-3 года для снижения эксплуатационных затрат.

Список работ, опубликованных по теме диссертации

1. Филатов А.Н. Эффективность новых комплексных органомине-ральных удобрений при возделывании ярового ячменя на серой лесной почве / Капранов В.Н., Ратников А.Н., Свириденко Д.Г., Храмой В.К., Филатов А.Н. // Проблемы агрохимии и экологии. 2012. № 3. С. 19-22.

2. Филатов А.Н. Влияние комплексных удобрений пролонгированного действия на основе природного сорбента - трепела и низинного торфа на урожайность ячменя Нур. В сб. материалов Международной конференции «Развитие аграрного сектора в условиях вступления России в ВТО (проблемы и перспективы)». Ч.-1. Смоленск: Смоленская ГСХА. 2012. С. 237-243.

3. Филатов А.Н. Эффективность комплексных минеральных удобрений пролонгированного действия - Супродит и Супродит М на серой лесной почве при возделывании ярового ячменя. В сб. «Достижения и перспективы научного обеспечения агропромышленного комплекса Центрального региона России». Немчиновка: ООО НИПКЦ Восход А. 2012. С. 279-284.

4. Филатов А.Н. Технология применения нового комплексного удобрения Супродит М при возделывании зерновых культур на различных типах почв: Рекомендации / Ратников А.Н., Санжарова Н.И., Жигарева Т.Л., Свириденко Д.Г., Попова Г.И., Петров К.П., Бочкарев С.Н., Мазуров В.Н., Дадаева Т.А. Филатов А.Н., Сюняев Х.Х./. Обнинск: ГНУ ВНИИСХРАЭ. 2012. 24 с.

5. Филатов А.Н. Воздействие комплексного органоминерального удобрения Супродит М на содержание элементов питания в почве и вынос их урожаем ярового ячменя / Капранов В.Н., Филатов А.Н. // Плодородие. 2014. №3. С. 16-18.

6. Авторское свидетельство № 19504 о депонировании произведения - результата интеллектуальной деятельности «Применение комплексного удобрения «Супродит М» при возделывании зерновых культур на различных типах почв» / А.Н. Ратников, Н.И. Санжарова, Д.Г. Свириденко, Т.Л. Жигарева, В.Н. Мазуров, Т.А. Дадаева, А.Н. Филатов и др., от 22 мая 2012 года.

Подписано в печать 19.05.2014 г. Бумага офсетная Печ. л. 1

формат 60><84 1/16 Офсетная печать Заказ № 547

Отпечатано Одинцовским фондом «СЭПИН» 143000, г. Одинцово, ул. Северная, д.1

Текст научной работыДиссертация по сельскому хозяйству, кандидата сельскохозяйственных наук, Филатов, Александр Николаевич, Немчиновка

КАЛУЖСКИЙ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ

СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА

На правах рукописи

ФИЛАТОВ Александр Николаевич

ЭФФЕКТИВНОСТЬ НОВЫХ КОМПЛЕКСНЫХ ОРГАНОМИНЕРАЛЬНЫХ УДОБРЕНИЙ С ПРИРОДНЫМ КРЕМНИЙСОДЕРЖАЩИМ СОРБЕНТОМ ПРИ ВОЗДЕЛЫВАНИИ ЯРОВОГО ЯЧМЕНЯ НА СЕРЫХ ЛЕСНЫХ ПОЧВАХ

Диссертация на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук по специальности 06.01.04 - «Агрохимия»

Научный руководитель:

доктор с.-х. наук Капранов В.Н.

Немчиновка 2014

ОГЛАВЛЕНИЕ

Стр.

ВВЕДЕНИЕ..................................................................... 4

ГЛАВА 1. КОМПЛЕКСНЫЕ УДОБРЕНИЯ КАК ИСТОЧНИК СБАЛАНСИРОВАННОГО МИНЕРАЛЬНОГО ПИТАНИЯ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ КУЛЬТУР (ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ)..... 9

1.1. Роль комплексных удобрений в формировании урожайности сельскохозяйственных культур............................ 10

1.2. Применение природных опал-кристобалитовых кремнийсодержащих пород в земледелии................................ 20

1.3. Роль комплексных органоминеральных удобрений в повышении плодородия почв и урожайности сельскохозяйственных

культур........................................................................... 27

ГЛАВА 2. УСЛОВИЯ И МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЙ........... 35

2.1. Климат.................................................................. 35

2.2. Почва.................................................................... 43

2.3. Характеристика новых комплексных органоминеральных

удобрений Супродит и Супродит М с природным сорбентом....... 45

2.4. Агрохимические, физические и биологические особенности возделывания ярового ячменя............................................... 47

2.5. Методика проведения исследований.............................. 51

Результаты исследований.............................................. 55

ГЛАВА 3. ПОЧВЕННЫЕ УСЛОВИЯ, ОСОБЕННОСТИ РОСТА И РАЗВИТИЯ РАСТЕНИЙ ЯЧМЕНЯ ПРИ ПРИМЕНЕНИИ НОВЫХ КОМПЛЕКНСЫХ ОРГАНОМИНЕРАЛЬНЫХ УДОБРЕНИЙ............ 55

3.1. Содержание питательных элементов в почве................. 55

3.2. Изменение морфометрических показателей ячменя........... 61

3.2. Фотосинтетическая деятельность посевов и накопление

сухой биомассы растениями ячменя..............................................................................67

ГЛАВА 4. ВЛИЯНИЕ НОВЫХ КОМПЛЕКСНЫХ ОРГАНОМИНЕРАЛЬНЫХ УДОБРЕНИЙ НА СТРУКТУРУ,

УРОЖАЙНОСТЬ ЯЧМЕНЯ НУР И ВЫНОС ЭЛЕМЕНТОВ ПИТАНИЯ 81

4.1. Структура урожая........................................................................................................87

4.2. Урожайность и качество зерна ячменя........................................................91

4.3. Содержание элементов питания в зерне и соломе и вынос их

с урожаем..................................................................................................................................................98

ГЛАВА 5. ЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ И ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ НОВЫХ КОМПЛЕКСНЫХ

ОРГАНОМИНЕРАЛЬНЫХ УДОБРЕНИЙ..........................................................................110

ВЫВОДЫ............................................................................................................................................................118

ПРЕДЛОЖЕНИЯ ПРОИЗВОДСТВУ..........................................................................................122

Литература..........................................................................................................................................................123

ПРИЛОЖЕНИЕ....................................................................151-170

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность темы. Экономическая нестабильность производства комплексных удобрений и направленность химических концернов в основном на экспорт своей продукции определяет хозяйственную политику отечественного сельхозпроизводителя, который вынужден выбирать из ассортимента, поставляемого на отечественный рынок, в соответствие с финансовым положением, те или иные минеральные удобрения. В последнее время большое внимание уделяется поиску и эффективному использованию новых источников минерального питания растений, обладающих высокой агрохимической и экологической ценностью. Для целенаправленного изменения в лучшую сторону круговорота питательных веществ необходимо снабжение растений достаточным и полноценным количеством элементов питания на весь вегетационный период развития растений. Этими вопросами в свое время занимались JI.A. Христева [1973], А.Д. Фокин [1975], С.С. Драгунов [1983], В.Г. Вирясов [1988], A.B. Попов [1988], М.М. Овчаренко и др. [1992], Б.В. Левинский [2000] и др. Исследования в этом направлении продолжаются, в которых решаются вопросы, связанные с агрохимическими, растениеводческими, экологическими аспектами эффективного применения комплексных орга-номинеральных удобрений. Они освящены в работах Т.П. Алексеевой и др. [1999], О.И. Антоновой и др. [2000], Ф.Г. Азановой-Вафиной [2006], Н.И. Романчук [2008], Е.М. Комяковой [2009], Т.П. Дидковской и др. [2010] и многих других.

К такому роду агрохимических средств относятся комплексные удобрения пролонгированного действия, изготовленные на основе природных сорбентов. Разработки такого рода ведутся во Всероссийском НИИ сельскохозяйственной радиологии и агроэкологии. К настоящему

времени запатентовано два вида комплексных органоминеральных удобрений - Супродит и Супродит М, содержащих в своем составе физиологически активные соединения, набор макро, - микроэлементов на основе природного кремнийсодержащего сорбента - трепела Зекеевского месторождения (Калужская обл.) и низинного торфа (Ратников, Санжарова, Жигарева и др., 2011, 2012).

Эффективность этих удобрений рассматривалась в зонах повышенного радиоактивного загрязнения (Рекомендации ..., Обнинск, ВНИИСХРАЭ, 2011, 2012). Что касается комплексных полевых исследований по выявлению их агрохимической ценности в эквивалентных дозах с промышленными формами минеральных удобрений на разных сельскохозяйственных культурах, то таковых проведено не достаточно в данном регионе. В первую очередь это относится к ячменю, который в Калужской области является одной из ведущих яровых зерновых культур.

В настоящее время в регионе получили распространение 12 сортов ячменя отечественной и зарубежной селекции. Более 50 % посевных площадей ячменя занято сортом Hyp. Сорта зарубежной селекции малопригодны для внутрихозяйственного семеноводства.

В последние два десятилетия в сравнении с 90-ми годами прошлого столетия сложилась тенденция к сокращению посевных площадей и валового сбора всех зерновых культур, в том числе и ячменя. Это относится как к Центральному Федеральному округу (ЦФО), так и непосредственно к Калужской области. Согласно статистическим данным Министерства сельского хозяйства РФ, в 1990 году посевная площадь под ячменем по ЦФО составляла 3,25 млн. га, 2009 г. — 2,37 млн. га, 2012 г. — 2,06 млн. га, т.е. сократилась на 37 %. Валовой сбор зерна за эти годы уменьшился с 7,7 млн. тонн до 5,1 млн. тонн (на 34 %). В Калужской области эти нега-

тивные изменения произошли в более значительном масштабе. Если в 1990 г. посевная площадь ячменя была 84,8 тыс. га, а валовой сбор зерна -132 тыс. тонн, то уже к 2009 г. эти показатели уменьшились до 15,7 тыс. га и 38 тыс. тонн, т.е. сократились соответственно на 81 и 71 %. В 2012 г. спад продолжился и составил 11,4 тыс. га посевной площади при валовом сборе зерна 26 тыс. тонн [Состояние и перспективы развития растениеводства. М.: 2013 г.].

Поэтому вопросы повышения урожайности ячменя, как одной из самых высокоурожайных яровых зерновых культур, и улучшения качества зерна при использовании новых видов комплексных органомине-ральных удобрений - Супродит и Супродит М являются актуальными и заслуживают внимания сельхозтоваропроизводителей к данному виду удобрений.

Цель исследований. Изучить агрохимическую ценность новых комплексных органоминеральных удобрений Супродит и Супродит М и разработать научно-обоснованные рекомендации их эффективного использования при возделывании ярового ячменя на серых лесных почвах юго-запада Центрального Нечерноземья.

В задачи исследований входило:

• изучить изменение агрохимических показателей почвы под воздействием новых комплексных удобрений;

• исследовать фитометрические параметры и фотосинтетическую деятельность растений ячменя при их внесении в почву;

• изучить влияние новых комплексных удобрений на структуру урожая, урожайность и качество зерна ячменя;

• определить вынос питательных элементов урожаем и коэффициенты их использования растениями ячменя из удобрений;

тивные изменения произошли в более значительном масштабе. Если в 1990 г. посевная площадь ячменя была 84,8 тыс. га, а валовой сбор зерна - 13,2 т/га, то уже к 2009 г. эти показатели уменьшились до 15,7 тыс. га и 3,8 т/га, т.е. сократились соответственно на 81 и 71 %. В 2012 г. спад продолжился и составил 11,4 тыс. га посевной площади при валовом сборе зерна 2,6 т/га [Состояние и перспективы развития растениеводства. М.: 2013 г.].

Поэтому вопросы повышения урожайности ячменя, как одной из самых высокоурожайных яровых зерновых культур, и улучшения качества зерна при использовании новых видов комплексных органомине-ральных удобрений - Супродит и Супродит М являются актуальными и заслуживают внимания сельхозтоваропроизводителей к данному виду удобрений.

Цель исследований. Изучить агрохимическую ценность новых комплексных органоминеральных удобрений Супродит и Супродит М и разработать научно-обоснованные рекомендации их эффективного использования при возделывании ярового ячменя на серых лесных почвах юго-запада Центрального Нечерноземья.

В задачи исследований входило:

• изучить изменение агрохимических показателей почвы под воздействием новых комплексных удобрений;

• исследовать фитометрические параметры и фотосинтетическую деятельность растений ячменя при их внесении в почву;

• изучить влияние новых комплексных удобрений на структуру урожая, урожайность и качество зерна ячменя;

• определить вынос питательных элементов урожаем и коэффициенты их использования растениями ячменя из удобрений;

• дать энергетическую и экономическую оценку эффективности применения новых комплексных органоминеральных удобрений.

Научная новизна. На серых лесных почвах юго-западной части Центрального Нечерноземья при возделывании ярового ячменя от применения новых комплексных органоминеральных удобрений Супродит и Супродит М выявлена их преимущественная роль по отношению к стандартным видам минеральных удобрений в эквивалентных дозах NPK. Она состоит в улучшении условий минерального питания культуры в период вегетации (коэффициент использования NPK повышался в 2 и более раз), усилении развития корневой и надземной массы растений, их фотосинтетической деятельности. Установлена высокая агрохимическая эффективность в прямом действии и последействии, где превышение урожайности зерна ячменя над контролем составляло 56-59 %, а по отношению к стандартным удобрениям 18-30 %.

Практическая значимость. Использование новых комплексных органоминеральных удобрений с кремнийсодержащим сорбентом Супродит и Супродит М в сравнении с промышленными формами минеральных удобрений способствуют повышению урожайности ячменя Hyp на уровне 4 т/га с содержанием белка < 12 %, экстрактивностью - 78 % и пленчато-стью - 8,7 %, что отвечает пивоваренным нормативам. С экономических позиций использование данных удобрений в технологии производства ячменя является более рентабельным, чем использование стандартных форм NPK — удобрений. Основные результаты исследований опубликованы в рекомендациях: «Технология применения нового комплексного удобрения Супродит М при возделывании зерновых культур на различных типах почв (Обнинск, 2012).

Апробация работы. Результаты исследований представлены: на научно-практической конференции, посвященной 80-летию Московского

НИИСХ «Немчиновка «Достижения и перспективы научного обеспечения агропромышленного комплекса Центрального региона России» (Немчиновка, 2012 г.); Международной научно-практической конференции «Развитие аграрного сектора в условиях вступления России в ВТО» (Смоленск, 2012 г.); в отчетных докладах на Ученом Совете Калужского НИИСХ (2010-2013 гг.).

Автор выражает благодарность научному руководителю - доктору с.-х. наук Капранову В.Н. за помощь в проведении исследований, обработке и анализе материалов, сотрудникам Всероссийского НИИ радиологии и агроэкологии доктору с.-х. наук Ратникову А.Н., кандидату биологических наук Свириденко Д.Г., доктору с.-х. наук, профессору кафедры агрономии Калужского филиала РГАУ МСХА им. К.А. Тимирязева Сю-няеву Х.Х., а также научным сотрудникам и лаборантам отдела селекции и семеноводства Калужского ННИСХ за советы и помощь при выполнении исследований.

ГЛАВА 1. КОМПЛЕКСНЫЕ УДОБРЕНИЯ КАК ИСТОЧНИК

СБАЛАНСИРОВАННОГО МИНЕРАЛЬНОГО ПИТАНИЯ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ КУЛЬТУР (обзор литературы)

Опыт исследований по изучению минерального питания культурных растений подтвердили жизненную необходимость питательных веществ и выявили новые стороны их биологического действия. Значительный вклад в развитие современных представлений о физиологическом значении минеральных элементов внесли исследования академиков К.А. Тимирязева [1937], Д.А. Сабинина [1955], Д.Н. Прянишникова [1963] и В.И. Вернадского [1965].

В повышении урожайности сельскохозяйственных культур одним из эффективных агротехнических приемов является оптимизация минерального питания растений посредством правильного применения минеральных удобрений. Вопросами минерального питания занимаются вот уже более двух столетий. С самых первых шагов до наших дней большое внимание уделяется изучению питания растений макроэлементами, главным образом, азотом, фосфором и калием. Накоплен большой материал, обобщенный в фундаментальных работах [Сабинин, 1940; Соколов, 1950; Прянишников, 1953; Журбицкий, 1963; Найдин, 1963; Ратнер, 1965; Петербургский, 1971; Авдонин, 1972; Кук, 1975; Церлинг, 1978; Панников, Минеев, 1987; Кулаковская, 1990; Сушеница, 2007]. В середине прошлого века установлена необходимость и огромное значение для растений также микроэлементов - меди, цинка, марганца, бора, кобальта и др. К настоящему времени по микроэлементам и микроудобрениям также имеется большое количество обзорных работ [Школьник, 1950; Добролюбский, 1956; Ковда и др., 1959; Островская, 1961; Войнар, 1962; Пейве, 1963; Петербургский, 1965; Каталымов, 1965; Власюк, 1969;

Жизневская, 1972; Ринькис, Ноллендорф, 1982; Кабата-Пендиас А., Пен-диас X., 1989 и др., Сычев, Аристархов и др., 2009].

В настоящее время состав и количество, а также формы соединений, которыми растения обеспечиваются, изучены достаточно хорошо, т.е. вопрос о том, чем питается растение, можно считать решенным. Значительно сложнее вопрос, как питаются растения. По мнению В.Д. Пан-никова и В.Г. Минеева [1987], большинство исследователей изучали роль питательных веществ и их превращению в растениях в условиях дефицита того или иного элемента питания. На современном этапе развития науки эти процессы следует изучать при повышенном обеспечении ими растений, при котором полностью реализуются потенциальные их возможности.

1.1. Роль комплексных удобрений в формировании урожайности сельскохозяйственных культур

Агрономическая ценность любого удобрения в значительной мере определяется характером его химического взаимодействия с почвой, образованием соединений, доступных сельскохозяйственным растениям. Поэтому знание закономерностей превращения в почвах удобрений обусловливает и наиболее рациональные способы, приемы и другие условия их эффективного применения в сельскохозяйственном производстве.

В сложных комплексных удобрениях, как правило, азот является наиболее подвижным элементом, чем фосфор и калий. Поэтому дифференцированное (дробное) применение азота является фактором стабильного повышения урожайности сельскохозяйственных культур. Так, комплексные удобрения, целесообразно использовать в основное внесение, а односторонние азотные удобрения в подкормку. Также эффективность применения комплексных удобрений определяется почвенно-климатическими условиями, способами их внесения, формой и составом

удобрений, биологическими особенностями возделываемых культур. Например, в зоне достаточного увлажнения сложные комплексные удобрения, содержащие нитратные формы азота, менее эффективны, чем с азотом в аммиачной и амидной формах [Минеев, Грызлов, Синдяшкина и др., 1986].

В значительной мере эффективность комплексных удобрений зависит от наличия в их составе водо - и цитраторастворимых соединений фосфора, который является важнейшим элементом питания растений. Фосфор воспринимается корнями растений в виде аниона фосфорной кислоты РО4" и находится в тесном взаимодействии с азотом и белковыми соединениями. Поэтому распределение фосфора и азота в органах растения аналогичное [Панников, Минеев, 1987].

Использование растениями питательных веществ, главным образом, фосфора, при внесении комплексных удобрений имеет ряд особенностей, связанных, прежде всего, с большей его концент-рацией, меньшим содержанием балласта, наличием нескольких элементов в одной грануле. Все это приводит к иному характеру превращения питательных веществ сложных комплексных удобрений в почве и поступления их в растения [Петербургский, 1975].

По мнению Ф.В. Турчина [1972], поступление фосфатных и аммонийных ионов в растения происходит в тесной взаимосвяз