Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему
ОПТИМИЗАЦИЯ ПИЩЕВОГО РЕЖИМА ТИПИЧНОГО ЧЕРНОЗЕМА В СВЯЗИ С ИНТЕНСИФИКАЦИЕЙ ЗЕМЛЕДЕЛИЯ
ВАК РФ 06.01.04, Агрохимия
Автореферат диссертации по теме "ОПТИМИЗАЦИЯ ПИЩЕВОГО РЕЖИМА ТИПИЧНОГО ЧЕРНОЗЕМА В СВЯЗИ С ИНТЕНСИФИКАЦИЕЙ ЗЕМЛЕДЕЛИЯ"
Я-ШВ2,
ВСЕСОЮЗНАЯ ОРДЕНА ЛЕНИНА И ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ АКАДЕМИЯ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ НАУК имени В. И. ЛЕНИНА
ВСЕСОЮЗНЫЙ ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ УДОБРЕНИИ И АГРОПОЧВОВЕДЕНИЯ имени Д. М. ПРЯНИШНИКОВА
На правах рукописи
МАКАРОВ Рим Федорович кандидат сельскохозяйственных наук
УДК 631.445 : 631.811 : «31.151.2
ОПТИМИЗАЦИЯ ПИЩЕВОГО РЕЖИМА
ТИПИЧНОГО ЧЕРНОЗЕМА В СВЯЗИ С ИНТЕНСИФИКАЦИЕЙ ЗЕМЛЕДЕЛИЯ
Специальность 06.61.04 — агрохимия
Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора сельскохозяйственных наук
МОСКВА 1990
Работа выполнена на Тамбовской областной государственной сельскохозяйственной опытной станции (НПО «Колос Тамбова»).
Официальные оппоненты: академик ВАСХНИЛ, доктор сельскохозяйственных наук, профессор В. Д. Панников, член-корреспондент ВАСХНИЛ, доктор биологических наук, профессор А. П. Щербаков, доктор сельскохозяйственных наук, профессор Л. М. Державин.
Ведущее предприятие — ордена Трудового Красного Знамени научно-исследовательский институт сельского хозяйства Центрально-Чернозем ной полосы имени В. В. Докучаева.
Защита состоится 199С7 г. в /ГУ.
часов на заседании специализированного совета Д.020.09.01 при Всесоюзном ордена Трудового Красного Знамени научно-исследовательском институте удобрений и агропочвоведе-ния имени Д. Н. Прянишникова по адресу: 127550, Москва,
... ГТ- — ................ Л1 г*т *
ъся в библиотеке ВИУА.
199 0т.
Л. П. Воллейдт
]. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
Актуальность проблемы. В постановлении XXVII съезда КПСС об основных направлениях развития агропромышленного комплекса и реализации Продовольственной программы на 1986..,1990 годы предусмотрено увеличить среднегодовой объем валовой продукции на 14...16 процентов. В этих целях намечено осуществить комплекс мер по повышению плодородия почв на основе химизации, расширения применения органических и минеральных удобрений. Одновременно с этим ставится задача — повысить эффективность их.
В Центрально-Черноземной зоне удобрения являются одним из сильнодействующих факторов повышения плодородия почвы и урожайности сельскохозяйственных культур. Быстрый рост применения их позволил уменьшить площадь пашни с низким содержанием фосфора за период с 1971 по 1986 г, с 39,9 до 22,2%, а с высоким — увеличить с. 11,1 до 25,8%. При этом площади пашни с содержанием Ра05 выше оптимального уровня возросли с 2,8% до 9,6% и составили 1012,9 тыс. га. Вместе с тем почвы с низким содержанием фосфора занимают в зоне 2353 тыс. га, или 22,2% площади пашни. В Липецкой области таких почв 47,2%. Они нуждаются в дополнительном внесении фосфора сверх выноса его урожаем. Если этого не сделать, то плодородие и без того'бедных почв будет падать с каждым годом. Даже при среднем содержании фосфора в почве урожайность культур значительно ниже, чем при оптимальном (Р, Ф. Макаров, 1989).
В последние годы в производство широко внедряются интенсивные, технологии возделывания сельскохозяйственных культур, в которых предусматривается расчетный метод определения доз минеральных удобрений под планируемый урожай. При этом важное значение имеет правильный учет содержания доступного азота в почве. Определение его только в пахотном слое, планирование исходных урожаев без учета окультуренностп и обеспеченности почвы фосфором, приводят к применению высоких доз азотных удобрений, что вызывает полегание зерновых культур, снижение сахаристости свеклы и качества пивоваренного ячменя.__
ЦЕНТРАЛЬНАЯ 1
НАУЧНАЯ БИБЛИОТЕКА' Моск. сельекохоэ. ачадчмии и«. К. А. Тиуиря^ад _
-Инв. N
Почвы с высоким содержанием обменного калия занимают в ЦЧЗ около 78% площади пашни. Поэтому нередко бытует мнение, что на таких почвах или вовсе не нужно применять калийные удобрения, или вносить их следует в небольших дозах. Однако полевые опыты, проведенные на этих почвах, показали хорошую эффективность калийных удобрений. Видимо, она связана не только с количеством обменного калия, но и с другими факторами; Все эти вопросы относятся к мало или совершенно не разработанным для ЦЧЗ и являются актуальными.
Цель и задачи исследовании. Главная цель работы — установить оптимальный уровень содержания основных элементов питания в почве, обеспечивающих максимальную продуктивность зернопропашных севооборотов в условиях Центрально-Черноземной зоны.
Для достижения цели предусматривалось решить следующие задачи: 1. Создать почвы различной степени окуль-туренности путем длительного применения умеренных и повышенных доз минеральных и навозно-минеральных удобрений. 2. Исследовать действие минеральной и навозно-минеральных систем удобрения на агрохимические и физико-химические свойства почвы при их длительном применении. 3. Изучить влияние этих систем на урожайность и качество продукции при неизменных дозах и соотношениях элементов питания в начальной и последующих ротациях, изменение их эффективности во времени и влияние насыщения севооборота удобрением на его продуктивность в зависимости от окультуренности и предшествующей удобрен-ности почвы. 4. Исследовать воздействие погодных условий на урожайность культур и эффективность удобрений. 5. Определить вынос элементов питания урожаями, использование их из почвы и удобрений, и баланс на почвах различной степени окультуренности, 6. Определить способ учета доступного азота в почве и другие параметры, необходимые для расчета доз удобрений под планируемый урожай сельско* хозяйственных культур. 7. Установить дозы фосфорных и коэффициенты дифференциации доз азотных и калийных удобрений в зависимости от окультуренности почвы, 8. Дать экономическую оценку применения удобрений при окультуривании почв, а также в зависимости от предшествующей удобренности и обеспеченности их фосфором*
Научная новизна. Разработаны научные основы динамичной системы применения удобрений в севообороте, которая направлена сначала на создание почв с оптимальными агрохимическими показателями, а затем на поддержание их, с выходом на высокую продуктивность и урожайность культур хорошего качества в широком диапазоне погодных условий.
Установлен оптимальный уровень содержания подвижного фосфора в почве, обеспечивающий максимальный урожай озимой и яровой пшеницы, ячменя, сахарной свеклы и кукурузы на силос, в целом продуктивность зернопропашного севооборота. Определены затраты фосфорных удобрений для повышения содержания Ра05 на 1 мг/100 г почвы. Показана необходимость учета минерального азота в метровом слое почвы в начале весенней вегетации растений для расчета доз азотных удобрений под планируемый урожай. Установлен оптимальный уровень его содержания в почве для озимой пшеницы и кукурузы на силос, обеспечивающий максимальный урожай этих культур. Определены затраты питательных веществ на создание единицы продукции. Несмотря на отрицательный баланс КзО, количество обменного калня в почве при применении ^вРбзКаг поддерживалось в течение 18 лет почти на исходном уровне, обеспечивая высокую продуктивность севооборота. Дана балансовая оценка системам удобрения в зависимости от окультуренности и предшествующей удобренности почвы. Выявлена роль органических удобрений в повышении качества сахарной свеклы и пивоваренного ячменя.
Практическая ценность работы. Установление оптимальных уровней содержания элементов питания в почве является теоретической основой для разработки динамичной системы и рационального применения удобрений в севооборотах. Распределение фондов и применение фосфорных удобрений на основе оптимизации фосфатного режима почвы позволит увеличить нормы внесения их на почвах с низким содержанием фосфора, что приведет к ликвидации пестрополья по плодородию п продуктивности пашни, к повышению окупаемости и эффективности всех видов удобрений.
Определение норм азотных удобрений под планируемый урожай с учетом запаса минерального азота в метровом слое почвы позволит правильно отразить обеспеченность растений азотом, снизить дозы его под зерновые культуры и сахарную свеклу, избежать полегание растений и ненужные потери сахаристости свеклы.
Применение калийных удоберний с учетом окультуренности и обеспеченности почв калием позволяет правильно оценить их роль в повышении продуктивности и качества урожая. Оптимизация пищевого режима почвы и применение на этой основе удобрений имеет для производства важное экономическое и экологическое значение.
Реализация практических результатов. Основные результаты исследований включены в систему ведения сельского хозяйства Центрально-Черноземной зоны (Воронеж, 1980), в рекомендации по эффективному применению удобрений в
Центрально-Черноземной зоне (Воронеж, 1983), в систему земледелия Тамбовской области (Тамбов, 1982), в систему ведения сельского хозяйства Тамбовской области (Тамбов, 1985), рассмотрены на НТС Тамбовской области (1988).
Апробация работы. Результаты исследований доложены и обсуждены на региональном совещании участников Географической сети опытов с удобрениями Центрально-Черноземной зоны, Поволжья и Северного Кавказа (Белгород, 1977), на Всесоюзных научно-технических совещаниях Географической сети опытов с удобрениями (Белгород, 1980, Пенза, 1982), на Всесоюзном совещании участников Географической сети опытов с удобрениями (Горький, 1984), третьей научно-производственной конференции по программированию урожайности (Москва, 1987), на зональном научно-методическом совещании (Белгород, 1988).
Объем и структура работы. Диссертация состоит из введения, восьми глав, выводов, предложений производству. Работа изложена на 340 страницах машинописного текста, содержит 126 таблиц, 13 рисунков. Список литературы включает 377 работ отечественных и зарубежных авторов. Приложения представлены на 35 страницах.
Условия, объекты и методика исследований. Исследования проведены на Тамбовской областной государственной сельскохозяйственной опытной станции в 1972...1989 гг. по тематическому плану станции. Схема опытов и программы исследований утверждены программно-методической комиссией по длительным опытам с удобрениями МСХ СССР, методической комиссией НИИСХ ЦЧП им. В. В. Докучаева и ученым советом станции. Автор разрабатывал тематику и программу исследований, непосредственно участвовал в проведении экспериментов в длительных и краткосрочных полевых опытах, а также в лабораторных условиях.
Погодно-климатические условия. Тамбовская область занимает северо-восточную часть Центрально-Черноземного района. Климат умеренно-континентальный. Средняя температура воздуха самого теплого месяца — июля — плюс 19,0...20,7еС, а самого холодного — января — минус 10.5...11,5°С, Сумма температур выше 10° составляет 2350...2580°С. Тамбовская область, как н в целом Центрально-Черноземная зона, относится к зоне неустойчивого увлажнения. Засухи разной степени интенсивности повторяются здесь через каждые 3...4 года. За год выпадает 485...507 мм осадков, из них 70...75% 'Приходится на теплый период.
Объекты исследования — типичные мощные глинистые и тяжелосуглинистые средне-окультуренные почвы, развивающиеся на покровных и делювиальных карбонатных суглинках и глинах. Содержание гумуса в пахотном слое (0...30 см)
7,21...8,03%> подвижного фосфора (по Чнрнкову) 7,9..'.25,1 мг, обменного калия {по Массовой) 23,9...34,2 мг/100 г по-чвы. Полевые культуры: горох, озимая пшеница, сахарная свекла, ячмень, кукуруза на силос, яровая пшеница.
Программа и методы исследований. Схемой предусмотрено создать в первой ротации севооборота почвы различной степени окультуренности путем внесения под каждую культуру оптимальных доз и соотношений минеральных и органических удобрений, установленных нами и другими научно-исследовательскими учреждениями зоны в краткосрочных опытах (табл. 1). Севооборот — горох, озимая пшеница, сахарная свекла, ячмень, кукуруза на силос, яровая пшеница одновременно развернут на шести полях в 1972 году. После завершения первой ротации севооборота на втором, четвертом и шестом полях второй вариант объединен с пятым, а третий с четвертым, как варианты получившие одинаковое количество КРК в первой ротации. На эти фоны во второй и третьей ротациях севооборота в двух повторностях на минеральном н в двух на навозно-минеральном фонах были наложены диагностическая схема Вагнера и варианты с различным насыщенном севооборота удобрениями (табл. 2).
Аммиачную селитру, двойной суперфосфат, хлористый калий, полуперепревший навоз вносили осенью под основную обработку почв. В опытах высевали районированные сорта сельскохозяйственных культур. Агротехника их возделывания соответствовала зональным рекомендациям. Учет урожая сплошной поделяночный. Площадь опытной делянки в первой ротации севооборота 483 мг, учетной — 378 мг. Во второй и третьей ротациях в первом, третьем и пятом полях площади делянок те же, что н в первом, во втором, четвертом и шестом полях площадь опытной делянки 96 мг, учетной — 52 м2. Повторность четырехкратная. В почвенных образцах определяли: гумус — по Тюрину, нитратный и аммиачный азот — колориметрическим методом соответственно с дисуль-фофеноловой кислотой л с реактивом Несслера, легкогндро-лизуемын азот — методом Тюрина-Копоновой и Корнфилда, подвижный фосфор — по Чирикову, обменный калий — по Масловой, необменный калий — по Пчелкнну, сумму поглощенных оснований и гидролитическую кислотность — по Каппену, рН — потенциометрическим методом. В растениях определяли: азот — по Къельдалю, фосфор — колориметрически, калий — на пламенном фотометре, сырой белок — по общему азоту с пересчетом через коэффициенты: для кукурузы и гороха — 6,25, для остальных культур — 5,7, сахаристость в корнях сахарной свеклы — на поляриметре, технологические свойства зерна ячменя, гороха и хлебопекарные свойства пшеничной муки — в лабораториях оценки
Схема опыта и распределение удобрений в первом-шестом полях первой н в первом, третьем, пятом полях второй поташм севооборота
Гад- варианта Удобрения, кг/га о год Горох Озимая пшеница Сахарная свекла Ячмень Кукуруза на силос Яровая пшеница
N—Р—К N—Р—К Ы-Р-К N-P—К 1М—Р—К 1М—Р-К
1 Без удобрений..... — — — — — -
2 ИРК 1 норма (Ы^М . 0—60—40 60-40-40 90—120—90 40—40—40 60—30—60 40—40—40
3 ЫРК+навоз (эквивалентно 2 нормам МРК) . . . 0—120—80 120—80—80 навоз 30 т/га+ +36—162—0 80-80-80 120—60—121 80—80—80
4 2 нормы (ЫцвРшКш) 0—120—80 120-80-80 180—240—180 80-80-80 120—60—121 80—80—80
5 N РК+на воз (эквивалентно 1 норме ЫРК) .... 0—60—40 60—40—40 навоз 15 т/га + + 18-81-0 40—40—40 60—30-60 40—40—40
Схема опыта и распределение удобрений во втором, четвертом и шестом полях второй и третьей ротациях севооборота
Удобрения, кг/га с год
первая ротация
вторая и третья ротации
Горох
М-Р-К
Озимая пшеница
N1—Р— К
Сахарная свекла
К-Р-К
Ячмень
К-Р-К
Кукуруза на снлос
Ы-Р-К
Яровая пшеница
Ы-Р-К
Без удобрений
Мр5РМК15
Без удобрений МмРяКи
Мз5риКзз
Без удобрений
ЫРК МиКи
1 норма М»Рвд
№аР55Кбг) Р«Кй2
и
ЫРК
2 нормы ^РиКм
(^РиДки) Ы35РзгКзг
Г^гРзвКзв
40-0-40 40—60—0 0—60—40 40—60—40
60—40—40 60—40—40
60-0-40 60—40-0 0—40—40 60—40—40
60—40—40 60—40—40 60—40—40
90—120—90 90—120—90 90—120—90 90—120—90
90—0—90 90-120-0 0—120—90 90—120—90 90—120—90 90—120—90 90—120—90 90—120—90 90—120—90
40—40—40
40—0—40 40—40—0 0—40—40 40—40—40
40—40—40 40—40—40
60—30—60 60—30—60 60-30-60
60—0—60 60—30—0 0—30—60 60—30—60
60—30—60 60-30-60. 60—30—60 60-30-60
40—0—40 40—40—0 0—40—40 40—40—40
40—40—40
качества сельскохозяйственных культур ВИРа имени Н. И. Вавилова, аминокислотный состав белка зерна пшеницы — на автоматическом анализаторе «Д-500».
2. ПОВЫШЕНИЕ ПЛОДОРОДИЯ И ОПТИМИЗАЦИЯ
ПИЩЕВОГО РЕЖИМА ТИПИЧНОГО ЧЕРНОЗЕМА
Наблюдения за изменением плодородия почвы проводили после завершения каждой ротации севооборота. Один смешанный образец составляли из пяти индивидуальных, отобранных на четырех повторностях опыта. Результаты анализов обработаны математически по Б. А. Доспехову.
Содержание гумуса. При возделывании полевых культур без удобрений в течение 18 лет содержание гумуса в пахотном слое типичного чернозема уменьшилось с 7,85 до 7,21% (статистически не доказано), а при применении двух норм NPK (No6PiiûK[04) и эквивалентного количества навозно-ми-неральных удобрений соответственно с 8,03 до 7,65% и с 7,88 до 7,54%.
Действие удобрений на снижение потерь гумуса происходит через образование в почве дополнительной массы пожнив-но-корневых остатков. После завершения двух ротаций севооборота количество их в пахотном слое увеличилось по сравнению с контролем без удобрений в варианте с одной нормой NPK на 22,7 ц, а в варианте с двумя нормамн — на 25,7 ц/га! При применении на гектар пашни 155 кг д. в. NPK и продуктивности пашни в среднем по трем полям 44,4 ц з. е. затраты гумуса на 1 т з. е. составили 2,8 ц.
Азотный режим. Запасы общего азота в метровом слое типичного чернозема составляют 33 т/га, из них более 11 т приходится на пахотный слой. Несмотря на высокое содержание его в почве, роль азотных удобрений в повышении урожая культур довольно велика. На почвах со средним содержанием фосфора они обеспечивают 82% прибавки урожая зерновых культур, в то время, как фосфорные и калийные соответственно 12 и 14% (Р. Ф. Макаров, В. В. Архипова, 1981).
После завершения двух ротаций севооборота запас общего азота в пахотном горизонте почвы уменьшился в вариантах с iNPK на 1,3 т/га, а при совместном внесении NPK с навозом на 1 т/га. Содержание минерального азота в неудобренной почве не изменилось, а при применении двух норм NPK возросло на 27 кг/га. В метровом слое при внесении двух норм NPK количество минерального азота увеличилось на 35 кг, а в варианте без удобрений уменьшилось на 31 кг/га. Запасы его больше повышались при применении NPK, чем NPK с навозом. Возможно, что процесс разложения 8 .
органических форм азота при внесении NPK усиливается, а при внесении навоза ослабевает.
Под влиянием удобрений в почве увеличивается, главным образом, содержание N—N03 н в меньшей степени гид ревизуемого азота. Фиксировать количественные изменения этой фракции под влиянием удобрении и растений трудно. Общий н гидролнзуемый азот скорее могут служить показателями потенциального, а не эффективного плодородия почвы.
Прослеживается определенная закономерность распределения минерального азота по слоям гумусового горизонта почвы в начале весенней вегетации растений. Если содержание его в пахотном слое принять за 100%, то в слое 30... 50 см запас N(N03 + NH,|) в среднем по трем культурам за 1972... 1977 гг. составит 50%, в слое 50...70 см — 40 и в слое 70...100 см — 60% запаса в пахотном слое почвы. При применении на гектар пашни в год N48P5SK52 содержание азота в слое 70...100 см возрастает до 70%. Такая закономерность установлена на типичном глинистом и тяжелосуглинистом черноземе с непромывным водным режимом. При отборе проб под озимой пшеницей запас продуктивной влаги в метровом слое почвы составлял 186 мм, под сахарной свеклой — 184 и под кукурузой — 180 мм, а среднесуточная температура воздуха равнялась соответственно — 11,2, 13,2 и 14,9°С. Таким образом, зная содержание минерального азота в пахотном горизонте, можно с определенным приближением определить запас его в метровом слое.
Была проанализирована зависимость урожая озимой пшеницы, сахарной свеклы и кукурузы от содержания нитратного, минерального и гндролизуемого азота в пахотном, полуметровом и метровом слоях почвы по основным фазам развития растении. Урожаи этих культур наиболее тесно коррелировали с запасом минерального азота в метровом слое почвы в начале весенней вегетации растений (г = 0,778; 0,740; 0,650). Высокая корреляционная зависимость между урожаем озимой пшеницы и азотом наблюдалась при содержанки его в почве до 300 кг/га. При приближении к этому уровню она ослабевает, а с дальнейшим повышением теряется совсем, и даже переходит в обратную зависимость. Установлен предел содержания минерального азота в почве, при котором эффективность азотных удобрений не проявляется. Для озимой пшеницы и кукурузы он равен соответственно 300 и 270 кг/га. Такой уровень достигнут внесением на гектар пашни N%P]ioKio4 в течение одной ротации шестипольного севооборота. При этом запас азота под озимой пшеницей увеличился на 90 кг, а под кукурузой — на 55 кг/га. Дозы азотных удобрений под планируемый урожай следует определять с учетом запаса минерального азота в метровом
слое почвы. Учет его только в пахотном горизонте приводит к завышению норм азотных удобрений, что вызывает полегание зерновых культур, снижение качества сахарной свеклы н пивоваренного ячменя.
Попытка устранить это явление путем дробного внесения азота не привела к желаемым результатам. В краткосрочных полевых опытах озимую пшеницу высевали после гороха. Запас минерального азота в метровом слое почвы составил (кг/га): в 1980 году — 280, в 1983 — 263 и в 1984 году — 288. Во влажном 1980 году по фону РеоКео было собрано 40,2 ц/га. При внесении на этом фоне N(2o в один н три срока урожай снижался на 5,5 ц/га. При применении Niso в один срок он снижался на 5,8 ц, а дробно в пять сроков еще больше — на 7,3 ц/га. В нормальном по увлажнению 1983 году по фону РеоКео было собрано 36,2 ц/га. При внесении Nijo в один срок урожай повышался на 2,5 ц, а в три срока — на 3,5 ц/га. При внесении NiE0 в один и пять сроков прибавка зерна составила соответственно 4,7 и 2,5 ц/га. В крайне засушливом 1984 году по фону Р6оКео собрано 6,8 ц/ra. При внесении в один срок урожай повышался недостоверно (0,8 ц/ra), а в три срока—на 2,9 ц^га. При внесении Nim в одни и пять сроков прибавка зерна составила соответственно 2,8 vi 2,7 ц/га. Следовательно, дробное внесение высоких доз азотных удобрении на черноземах может иметь преимущество перед одноразовым пли на малоокуль-туренных почвах с низким содержанием доступного азота и умеренным фосфора, или в условиях очень слабой минерализации органического вещества почвы.
В опытах, проведенных на типичном черноземе Тамбовской областной сельскохозяйственной опытной станции с содержанием минерального азота в метровом слое более 300 кг/га и подвижного фосфора 17...21 мг/100 г почвы, эффективность азотных удобрений на озимой пшенице, высеваемой по черному пару, вообще не проявлялась. В среднем за 1985... 1987 гг. урожай по фону Р?4Ке5 составил 45,6 ц/га. При добавлении к фону N„5 — 46,6 ц, а при внесении N115 в три срока — 45,9 ц/га. При добавлении к фону более высоких норм азотных удобрений — 120 и 180 кг/га с внесением их в три срока урожай зерна составил соответственно 45,7 и 44,4 ц/га. Эти данные показывают, что на черноземах, обладающих мощным гумусовым горизонтом и большим естественным запасом азота, в условиях неустойчивого увлажнения, очень трудно, но крайне-важно подобрать оптимальный режим азотного питания растений зерновых культур. Условиями, определяющими его, должны стать дифференцированные дозы азотных удобрений и правильный учет доступного азота Ю
при определении норм азотных удобрений под планируемый урожай.
Фосфатный режим. Основным источником фосфорного питания растений на типичном черноземе служит запас подвижного фосфора в пахотном слое, Накопление его в почве зависит от доз удобрений и длительности их применения. После завершения первой ротации содержание подвижного фосфора в слое 0...30 см увеличилось: при применении одной нормы №РК на 1,6 мг, а двух норм — на 5,2 мг/100 г почвы. Затраты фосфорных удобрений для повышения содержания Р2О5 на 1 мг/100 г почвы, составили 85 кг действующего вещества. За 18 лет содержание фосфора в слое 0...30 см возросло: в варианте с одной дозой МРК с 10,6 до 15,0 мг, а в варианте с двумя дозами — с 10,5 до 23,1 мг/100 г почвы. В слое 30...50 см при применении двух доз №РК оно увеличилось с 7,4 до 10,9 мг/100 г почвы, что указывает на опасность непроизводительных потерь его и на необходимость контроля за содержанием фосфора в подпахотном горизонте. Возделывание полевых культур без применения удобрений в течение 18 лет привело к снижению Р2О5 в пахотном слое с 10,3 до 7,9 мг/100 г почвы и к недостоверному снижению его по горизонтам до 1 м.
Оптимальный уровень содержания фосфора для зериопро-пашных севооборотов 12.,, 15 мг/100 г почвы. Нижний предел колебания является оптимальным для кукурузы, озимой н яровой пшеницы, верхний — для сахарной свеклы и ячменя. Дозы фосфорных удобрений дифференцированы по группам обеспеченности почв фосфором с учетом затрат Ра05 на формирование урожая и на повышение содержания его в почве до оптимального уровня (табл. 3).
Таблица 3
Группировка черноземных почв по обеспеченности подвижным фосфором и дифференциация доз фосфорных удобрении
Обеспеченность лоча 1 фосфором Р405, мг/кг почвы Дозы Р205, кг/га Коэффициенты дифференциации доз
Низкая....... <50 120 3,0
Средняя...... 51...100 80 2.0
Повышенная..... 101... (20 60 1,5
Оптимальная , 121.Л 50 40 1.0
Высокая...... >150 — —
Зная дозы P2Os и площади пашни по группам обеспеченности их фосфором, можно подсчитать потребность в фосфорных удобрениях для зоны, области, района и хозяйства по формуле:
n^SiXjh + SiXRt+SiXAi+SAXR*,
где Slt S2, S3, S4 — площадь пашни, тыс. га соответственно с низкой, средней, повышенной и оптимальной обеспеченностью почвы фосфором; Д1г Дг, Дз, Д4 — дозы удобрений на почвах соответствующих групп обеспеченности. Чтобы довести содержание фосфора в почвах ЦЧЗ до оптимального уровня потребуется ежегодно в течение 9... 15 лет вносить 790 тыс. т д, в. фосфорных удобрений. В 1986 году применение их с учетом навоза составило 604 тыс. т, или 70% к расчетному.
Калийный режим. Запас валового калия в пахотном слое типичного чернозема составляет около 70 т/га. Из этого количества 1,3% приходится на обменный. Возделывание полевых культур без удобрений в течение 18 лет привело к сниженню содержания калия в слое 0...30 см с 29,7 до 23,9 мг/100 г почвы. При применении одной дозы NPK оно уменьшилось с 29,4 до 25,7 мг, а при применении двух норм навозно-минеральных удобрений увеличилось с 29,8 до 32,0 мг/100 г почвы. Снижение калия по профилю метрового слоя в варианте без удобрений и в нижних слоях удобренной почвы указывает на использование его культурами с глубины до 1 м. Корневая система растений служит здесь как бы переносчиком калия из нижних слоев в верхние, так как большая часть его в клеточном соке находится в свободном состоянии и легко вымывается осадками.
Удобрения мало повышали содержания калия под расте* ниями, что связано с выносом его урожаями н необменным поглощением почвой. Через 18 лет количество обменного калия на неудобренной парующей площадке возросло в слое 0...30 см с 27,8 до 37,2 мг, а на удобренной двумя дозами NPK — с 30,2 до 49,6 мг/100 г почвы. В слое 30...50 см содержание его увеличилось соответственно с 27,8 до 34,7 мг и с 26,8 до 36,8 мг/100 г почвы. Повышение калия в неудобренном варианте можно объяснить переходом его из необменного состояния в результате дробления кристаллов глинистых минералов при обработке почвы.
Единого оптимального уровня калия для данной почвы не существует. Он, по мнению Grimme Н. (1980), изменяется в зависимости от вида культуры, уровня урожая и условий вегетации растений. Неоднозначная реакция яровых зерновых культур на калийное удобрение по годам, снижение урожая сахарной свеклы и кукурузы в варианте NP в третьей 12
ротации указывает на необходимость применения его в оптимальных дозах под каждую культуру севооборота, несмотря на высокое содержание калия в. почве, так как этот показатель является не совсем объективным критерием оценки калийного питания растений на типичных черноземах.
Потребность в калии на этих почвах возрастает с повышением окультурен пост н и предшествующей удобренности почвы, с увеличением продуктивности и выноса КгО урожаем. В связи с этим дозы калийных удобрений дифференцированы в зависимости от обеспеченности почвы не только калием, но и фосфором.
При содержании КаО 30...32 мг/100 г почвы на калийное удобрение отзывалась только сахарнзя свскла, Эффективность его на других культурах при добавлении к азотно-фос-форному фону не проявилась. Несмотря на отрицательный баланс его, количество обменного калия в почве при применении на гектар пашни Ы^РбзКБг. обеспечивая высокую продуктивность севооборота, снизилось за 18 лет всего на 3,7 мг/100 г почвы. Это указывает на то, что в питании растений, кроме обменного калия, принимают участие и пеобмен-ные формы. Об этом свидетельствует и более низкое по сравнению с парующей площадкой содержание нсобменного калия под растениями.
Физико-химические свойства. Заметного ухудшения физико-химических свойств длительное применение минеральных удобрений на типичных черноземах не вызывает. При внесении одной нормы они изменялись так же, как и в варианте без удобрений в пределах ошибки опыта. И лишь при применении в течение 18 лет двух норм ЫРК (ЫэбРпоКкц) рН снижалась с 6,5 до 5,8. Сумма поглощенных оснований и гидролитическая кислотность изменялись недостоверно.
3. ВЛИЯНИЕ ОКУЛЬТУРИВАНИЯ типичного ЧЕРНОЗЕМА НА ПРОДУКТИВНОСТЬ СЕВООБОРОТА И УРОЖАЙНОСТЬ
Эффективность одинарных и двойных норм минеральных и навозно-минеральных удобрений. За первую ротацию в среднем из шести полей в варианте без удобрений собрано по 37,4 ц з. е./га. Применение одной нормы ЫРК позволило повысить продуктивность пашни на 6,1 ц з. е./га, При увеличении дозы удобрении в два раза роста ее практически не отмечалось. Слабая эффективность двойных норм минеральных н навозно-минеральных удобрений объясняется несбалансированностью азотно-фосфорного питания растений. Содержание фосфора в почве оказалось недостаточным для обеспечения эффективности сравнительно высоких доз азот-
пых удобрений во влажные годы. Так, в 1976 году, когда за сельскохозяйственный год осадков выпало 625 мм, из них 109 — в мае и 114 — в нюне, против 40 и 67 мм по норме, урожай озимой пшеницы при применении двойной нормы удобрений снижался по сравнению с контролем на 3,1... 4,4 ц/га, В то время, как при применении одной дозы, он повышался на 6,5...7,1 ц/га. В варианте без удобрений было собрано 40 ц/га. Урожай ячменя в 1973 году от неудачного распределения осадков в течение вегетации (в июне — 107, в июле — 100 мм, против 52 и 67 мм по корме) снижался при применении двух норм МРК на 7,5 ц/га. Без удобрений собрано 40,5 ц/га. Двойные нормы удобрений приводили во влажные годы к обильному непродуктивному кущению, к увеличению количества пустых колосков, к снижению озер-ненности колоса и сильному полеганию растений. Затраты их на создание нетоварной части урожая возрастали. Соотношение зерна к соломе у озимой пшеницы в 1976 году составило при применении двойной нормы удобрений 1 :3,8 (среднее за 1974...1977 гг. — 1:2), против 1 :1,6 в варианте без удобрений. Соотношение корней к ботве сахарной свеклы достигло в этом году 1 : 1,2 (за 1972... 1977 гг. — 1 :0,7), В среднем за ротацию доля нетоварной части урожая в варианте без удобрений составила 18,3%, при применении одной нормы 1МРК — 20,2 и при применении двух норм — 21,5% от общего урожая.
Во второй ротации продуктивность севооборота оказалась выше, чем в первой, что связано с более "благоприятными погодными условиями. В первой ротации засушливыми были два года из шести — 1972 и 1975 гг., а &о второй — один — 1981. Эффективность удобрений во второй ротации почти в два, а в третьей более чем в два раза выше по сравнению с первой. Если в первой прирост продуктивности гектара пашни от одной нормы МРК составил 16,3%, во второй — 26, то в третьей — 41,1 процент. От двух норм МРК продуктивность повышалась соответственно на 19,5, 27 п 48,5%. В третьей ротации неблагоприятные погодные условия 1984 года снизили только урожай гороха — культуры мало отзывчивой на удобрения. На сахарной свекле и кукурузе засушливые условия мая и июня практически не отразились. Выпавшие обильные осадки в нюле...сентябре позволили существенно повысить эффективность удобрений и получить высокие урожаи этих культур.
В первой ротации при применении одной нормы №РК урожай озимой пшеннцы повышался на 3,9 ц/га, сахарной свеклы — на 56, выход сахара — на 9,4, ячменя — на 8,2, кукурузы — на 27 и яровой пшеницы — на 3,4 ц/га. При увеличении нормы удобрения в два раза, прибавка урожая 14
этих культур изменялась по отношению к варианту с одной нормой в пределах ошибки опыта.
Во второй и третьей ротациях прибавка урожая сахарной свеклы от применения одной нормы ЫРК возросла по сравнению с первой соответственно в 1,4 и 2,2 раза, яровой пшеницы в 2 и 3,4 раза. Прибавка урожая озимой пшеницы," ячменя л кукурузы во второй ротации возросла по сравнению с первой в 1,8 раза, а в третьей соответственно в 1,1; 2,1 и 2,4 раза. Повысилась по сравнению с одной дозой эффективность двух норм удобрений на ячмене — в среднем за шесть лет на 2,7 ц/га. Во второй ротации выход сахара в варианте с двумя нормами ,ЫРК уменьшился по сравнению с одной на 5 ц/га, а при совместном внесении ЫРК с навозом — на 1,3 ц/га (недостоверно). В третьей ротации выход сахара в этом варианте повышался на 2,2 ц/га.
В среднем за 12 лет прибавка урожая ячменя от применения одной нормы МРК составила 48%, сахарной свеклы и яровой пшеницы — 28, кукурузы и озимой пшеницы — 17% (табл. 4). При увеличении удобрений в два раза и при замене части минеральных удобрений навозом величина урожая изменилась в пределах ошибки опыта. Однако тенденция к повышению ее при применения двух норм навозно-минераль-ных удобрений прослеживается четко и нужно полагать, что с увеличением длительности их применения она будет нарастать.
Последействие удобрений. Продуктивность севооборота от последействия одной нормы МРК возросла в среднем за две ротации на 3,8 ц, а от двух — на 7,6 ц з. е./га. Урожай озимой пшеницы повышался соответственно на 3,1 и 5,7 ц/га, сахарной свеклы — на 29 и 65 ц, яченя на 2,2 и 6,8 ц, кукурузы — на 31 и 45 ц, яровой лшеннцы —на 2,9 и 5,8 ц/га. Совершенно определенно можно сказать: если в прямом действии эффективность двух норм приближается к одной, то в последействии она выше в два раза, что указывает на равноценность запасного и систематического внесения удобрений. Однако применение взапас азотных удобрений будет оправдано только на почвах с оптимальным содержанием фосфора, потому что даже при средней обеспеченности высокие дозы азота вызывали полегание и снижение урожая зерновых культур. Доза его на таких почвах должна составлять в зависимости от типа н продуктивности севооборота 50,..60 кг д. в./га пашни в год.
Данные двух ротаций не позволяют сделать определенных выводов о снижении последействия удобрений во времени, так как эффективность их зависела не только от этого фактора, но и от погодных условий. Влияние их на последействие в отдельные годы было гораздо сильнее, чем фактора
Р ' - - Т а б л и ц а 4
Продуктивность культур в зависимости от различных систем удобрения, среднее за три ротации
Удобрения, кг/га в год Продуктивность (без удобрений) и п рибавка, ц/га
горох озимая пшеница сахарная корин свекла сахар ячмень кукуруза яровая пшеница зерновые единицы
Без удобрений..... 19,6 27,4 273 50,3 25,4 254 23,3 36,8
КРК 1 норма (Г^РюКог) . • • 2,0 4,8 79 13,6 12,2 42 6,4 10,0
ЫРК+навоз (эквивалентно 2 нор- 3,0
мам ЫРК)...... • • 4,6 93 13,9 14,4 57 7,7 12,0
ИРК 2 НОРМЫ (МздРЦОКТОО 3,2 4,2 89 12,1 13,6 55 7,3 11.4
МРК+навоз (эквивалентно 1 нор-
ме ИРК)...... 2,4 4Д 65 11.7 11,6 47 6,5 9,5
Р, %........ 3,5 2,2 1,9 2,1 2,2 2,9 1,9
НСР, ц/га .... 2,2 2,0 18 3,6 2,3 26 1,6
времени, и тогда урожай культур на 8 или 12 год после внесения повышался больше, чем на второй или третий.
Эффективность возрастающих норм удобрений в зависимости от окультуренностн и предшествующей удобренности почвы. При разработке системы удобрения число удобряемых культур в севообороте определяется без учета окультурен-ности и предшествующей удобренности почвы, что приводит к нерациональному использованию удобрений.
Мы изучали влияние насыщения севооборота удобрениями от 'Ы15Р2оК15 до 1Ы4вР«К« на трех фонах: первый без удобрений с содержанием Ра05 9,6 мг/100 г почвы, второй и третий с содержанием Рг05 12,2 н 15,7 мг/100 г. Последние созданы в течение первой ротации путем применения на 1 га пашни в год соответственно ^РйзКкг и МэбРпоКж. Максимальная продуктивность севооборота на фоне одной и двух норм ЫРК получена при насыщении его удобрением до ^«РзеКза-Следует однако заметить, что на фоне одной нормы ЫРК при увеличении дозы до М^Р^К« тенденция к повышению продуктивности еще сохраняется, в то время как на фоне двух норм, достигнутый уровень насыщения севооборота при применении на гектар пашни ^гРзаКзв выражен совершенно четко (табл. 5). С повышением окультуренности и предшествующей удобренности почвы эффективность удобрений снижается. При насыщении севооборота от М^РаоК^ до ^«РзвКзз она по сравнению с контролем повышалась: на неудобренном фоне с 20 До 37%, на фоне одной нормы ЫРК — с 9 до 26 и на фоне двух норм — с 8 до 17%. При дальнейшем насыщении севооборота полным удобрением с неизменным сочетанием элементов питания под отдельные культуры продуктивность его не повышалась.
Эффективность различных видов удобрений в зависимости от окультуренности и предшествующей удобренности почвы. Основную .роль в повышении продуктивности пашни и урожайности сельскохозяйственных культур на почвах, хорошо обеспеченных фосфором, играют азотные удобрения, но эффективность их, как и других элементов питания, с повышением уровня предшествующей удобренности почвы снижается.
При применении фосфорно-калийных удобрений продуктивность севооборота в среднем за две ротации повышалась по сравнению с контролем в пределах ошибки опыта: на фоне одной нормы МРК на 8,3%, а на фоне двух норм — на 3%. При добавлении к ним азота она увеличилась соответственно до 22,7 и 14% (табл. 6). На первом месте по отзывчивости на азотное удобрение стоит ячмень, на втором — сахарная свекла. Урожайность ячменя от полного удобрения увеличилась по сравнению с контролем: на фоне одной нормы ЫРК на 38%, а на фоне двух норм — на 22%. Сахарной свеклы
2 17
Влияние насыщения севооборота удобрениями на его продуктивность и урожайность культур в зависимости от окультуренности и предшествующей удобренкостн почвы, среднее за две ротации
Удобрения, кг/га в год Продуктивность (без удобрений) и прибавки, ц/га
первая ротация вторая н третья ро- к ■ 3 „', « 5 2 а в 3 I о с ^ сахарная свекла л о К >> сз | § ™ я _ сцЭ я к с с( а® а
тации корни сахар к М О. М га ас
Без удобрений Без удобрений М-сРавКэя Без удобрений Ь^оРзвКза мл К« Без удоб- 24.6 0,8 5,3 27.7 287 100 124 316 55,8 17,6 20.1 61,4 22,8 4.2 12,0 25,0 215 31 86 246 18,8 3,7 21,4 32,4 6.4 11,9 36,1
ЫРК 1 норма 0,7 4,4 2,2 30,3 44 103 104 352 8,7 16,8 15.6 66.7 1,6 11.7 10,2 29,6 18 57 62 260 0,2 2,8 4,8 24,4 3,1 9.5 9.6 40,0
ЫРК 2 нормы (Гч^РмеКш) М)5Р2„К15 М^РзгКэа Р. % НСР, ц/га 1,6 2,2 4,1 4,0 38 72 72 2.5 28 6,2 9.8 9.4 2.0 8,3 5,8 3,7 4,1 20 42 45 4,2 34 0,4 2,2 2,0 3,1 2.8 3.0 6,8 6,0
собрано больше соответственно на 34 и 19%. Урожайность озимой пшеницы н кукурузы от азотных удобрений на фоне двух норм ЫРК не повышалась. Это указывает на то, что оптимальный уровень содержания азота в почве для этих культур достигнут.
Продуктивность севооборота от азотно-калнйных удобрений возросла по сравнению с контролем; на фоне одной нормы ЫРК на 21,6%, а на фоне двух норм — на 16,5%. При применении полного минерального удобрения она повышалась в пределах ошибки опыта. На фоне одной нормы МРК с содержанием Р205 12,2 мг/100 г почвы от фосфорного удобрения достоверно повышался урожай сахарной свеклы. На фоне двух норм с содержанием Р205 15,7 мг/100 г почвы эффективность фосфорных удобрений не проявлялась ни на одной культуре.
Продуктивность севооборота от азотно-фоофорных удобрений на фоне одной и двух норм ^РК повышалась по сравнению с контролем соответственно на 20,5 и 13,5%. При добавлении к ним калия, она практически не изменялась. На фоне одной нормы ЫРК от калийного удобрения повышался урожай сахарной свеклы. Наибольшая прибавка корней получена от полного минерального удобрения. На фоне двух
Таблица б
Влияние удобрений на урожайность кулыур и продуктнвносгь севооборота в зависимости от окудьтурекности и предшествующей удобренностн почвы, среднее за две ротации
УдобреннГг, кг/га в год
Продуктивность (без удобрений) и прибавки, u/ra
2
первая ротация вторая и я 5 сахарная ■а Е к ¿ o =
третья ро- Я S¡ п а а о с — свекла <У Е PJ X го g 5 о- 3 tg mes' а-я 1
тации корни са.чзр к í£ О. щ Я и О й И
Без удоб- 27,7 316 61,4 25,0 242 21.4 36,1
рений 7,6
КРК КмРм 5,0 70 11,2 9,0 42 4,2
1 норма 6,6 72 10,6 9,6 28 4,0 7,4
2.6 24 5,0 2,8 23 1,3 3,0
3,4 106 16,8 9,4 44 4.0 8,2
Без удоб- 30,3 352 66,7 29,6 260 24,4 40,0
рений 6,6
ырк 3,0 74 12,2 6,8 38 3,2
2 нормы 1,6 44 8,2 9,6 20 1,3 5,4
(НмРшКин) Р^Кза 1.7 6 3,0 1,4 18 —1.0 1,2
М^РкКсз -0,5 68 8,0 6,5 33 1,8 5,6
Р. % 4,1 2,5 — 3,7 4,2 3,1
НСР, ц/г а 4,0 28 - 4,1 34 2,8
норм все культуры лучше отзывались на азотно-калийное удобрение, а ячмень — на азотно-фосфорное. Это говорит о том, что растения в силу их биологических особенностей по разному реагируют на предшествующую удобренность почвы. Эффективность удобрений при их длительном систематическом применен»» меняется с изменением питательного режима почвы. Следовательно, система применения их в севообороте должна быть динамичной. Научной основой для ее разработки может служить оптимизация содержания питательных веществ в почве.
4. ВЛИЯНИЕ УДОБРЕНИЙ НА КАЧЕСТВО УРОЖАЯ
Основную роль в формировании качества урожая на черноземах играют азотные удобрения. Они повышают содержание сырого белка в растениях кукурузы, в зерне яровой и озимой пшеницы и мало влияют на белковость зерна гороха, вследствие высокого содержания азота в почве и низкой фиксации его клубеньковыми бактериями. Мало изменялись и технологические качества бобов (выход крупы, развариваемость, продолжительность варки).
При применении одной нормы удобрений натура и масса зерна озимой н яровой пшеницы повышались по сравнению
с контролем, а при применении двух норм — снижались. Наибольшее снижение отмечалось во влажные годы, когда в результате полегания растений зерно получалось щуплым и плохо выполненным.
С увеличением дозы удобрении в зерне озимой и яровой пшеницы повышалось содержание сырого белка соответственно с 13,1 н 15,0% в варианте без удобрений до 15,5 и 16,9% при применении двух доз ЫРК. Содержание клейковины в варианте без удобрений у озимой пшеницы составило в среднем за семь лет 23,1%, а у яровой в среднем за 12 лет 1— 25,5%. При применении двух норм ЫРК. оно повышалось соответственно до 26,3 и 29,5%. В отдельные годы (1977, 1983) удавалось получать пшеницу с содержанием клейковины, отвечающей требованиям, предъявляемым к сильным пшеницам.
Погодные условия оказывают существенное влияние на качество сырого белка и клейковины в зерне. У неудобренной озимой пшеницы эти показатели колебались соответственно от 10,3 до 16% и от 17 до 25,7 процентов. Наблюдается обратная корреляционная связь между содержанием сырого белка в зерне и ГТК от начала весенней вегетации до выхода растений в трубку (г=0,646). Количество белка и клейковины в удобренных вариантах повышалось с увеличением суммы эффективных температур за период от выхода растений в трубку до созревания. В 1975 году она составила 1020°С. Содержание сырого белка и клейковины в варианте с двумя нормами 1МРК было выше по отношению к контролю соответственно на 8,7 и 3,2%, а в 1976 году, когда сумма эффективных температур достигла 1614°С — на 43,7 и 34%.
В последействии удобрения повышали качество зерна с увеличением их дозы (табл. 7). При применении ^РзвКз» содержание клейковины увеличилось: на неудобренном фоне до 24,6%, на фоне одной нормы ЫРК — до 26,4% и на фоне двух норм — до 28,5%. Следовательно, с помощью удобрений, главным образом азотных, можно повысить содержание клейковины до уровня сильных пшениц лишь на предварительно окультуренных почвах. Фосфорные и калийные на почвах с содержанием Рй05 12,2... 15,7 мг/100 г практически не влияли на качество зерна.
Основную массу клейковины у пшеницы составляют глна-днны и глютенины. Действие азота на их содержание усиливается с повышением обеспеченности почвы фосфором. При добавлении его к фосфорно-калийному фону количество клейковинообразующих белков в муке озимой пшеницы увеличилось на фоне одной нормы ^РК с 6,27 до 7,58%, а на фоне двух норм — с 6,04 до 8,43%.
Влияние удобрений на физические и химические показатели зерна озимой пшеницы в зависимости от окультуреннос тн и предшествующей удобреиности почвы, среднее за пять лет
Удобрения, кг/га в год
первая ротация вторая и третья ротации Натура, г/л Масса | 1000 зерен. г Сырой белок, о Стекло-вид- ность, %
Без удобрений Без удобрений 773 39.2 13,2 21.7 62
Без удобрений 789 41,2 13.4 22,4 66
ИРК ЫнКи 787 39,6 14,8 25,2 77
1 норма 779 36,9 14,9 24,4 76
(Г^РиК«) РзйКМ 791 42,0 13,4 24,9 67
Г^Рк^а 777 38,5 14,9 26,1 73
Без одобрений 788 41,4 14,0 25,8 68
ЫРК. 786 39,6 16,0 28,9 79
2 нормы КжРм 774 36,6 16,4 30,4 80
( СЫЧ6РИ0К|04> Р55К5Э 791 41,6 14.1 24,7 68
773 37,6 16,6 27,8, 78
С повышением окультуренности и предшествующей удоб-ренностн почвы в муке озимой и яровой пшеницы повышалось содержание незаменимых аминокислот на единицу веса, но соотношение их в белке не изменилось. Аминокислотный состав его под влиянием удобрений не улучшался.
Удобрения повышали седиментацию (набухаемость) теста, силу муки, время до начала разжижения теста и показатели валориметра. По оценке качества озимой пшеницы на фаринографе и альвеографе показатели его в неудобренном варианте отнесены, согласно классификации пшениц ВИРом к средним, а в удобренных —к высоким. Физические свойства теста и хлебопекарные качества муки яровой пшеницы при применении удобрений повышались до средних показателей. Наибольшее положительное действие на набухаемость, объем хлеба, разжижение теста и силу муки оказали азотные удобрения. Качество макарон из муки твердой яровой пшеницы больше изменялось в зависимости от погодных условии, чем от удобрений.
Одинарные дозы не влияли на натуру и массу зерна ячменя. При примененнн двух доз удобрений эти показатели больше снижались от внесения МРК, чем от внесения МРК с навозом, что обусловлено неодинаковым полеганием растений в этих вариантах во влажные годы. Содержание сырого белка в варианте с двумя дозами ЫРК увеличилось по сравнению с контролем на 2,6%. В последействии удобрения повышал» натуру, массу и содержание белка с увеличением
их дозы. При применении ^гРгвКзе белковость повышалась с увеличением уровня предшествующей удобренности почвы с 11,2% по неудобренному фону до 12,8% по фону двух норм МРК- Повышая содержание белка и твердость сусла, удобрения снижали технологические качества ячменя (табл. 8). При замене в двух нормах КРК части минеральных удобрений навозом качество ячменя улучшалось. Отмечается последействие удобрений, поэтому при применении во второй п третьей ротациях Ы^РзвКзв качество зерна ухудшалось с повышением уровня предшествующей удобренности почвы. В севооборотах с пивоваренным ячменем лучше применять навозно-минеральную систему удобрения, а ячмень размещать после менее удобряемой кукурузы.
С увеличением дозы минеральных удобрений доля нетоварной части в общем урожае свеклы и содержание азота повышались, а сахаристость корней и доброкачественность сока снижались (табл. 9). При применении одной нормы ЫРК содержание сахара достоверно снижалось три года из двенадцати, а при применении двух норм девять лет. При совместном внесении ЫРК с навозом она снижалась меньше: соответственно два года и шесть лет. Последействие одной нормы ^РК на сахаристость корней не проявлялось. Две -нормы в последействии снижали содержание сахара на 0,4%. При внесении Г^РзаКав сахаристость снижалась с повышением уровня предшествующей удобренности почвы: на неудобренном фоне на 0,3%, на фоне одной нормы МРК — на 0,6 и на фоне двух норм — на 1,2%,
Таблица 8
Влияние удобрении на технологические показатели пивоваренного ячменя, среднее за 1979, 1981, 1983 гг.
Удобрения, кг/га в год £ ■а Е 2 с«' + >> £ С/ & ем * « —' 1 Экстрактивность солода на сухое | вещество, % Цветность сусла, ед, ПВС Твердость сусла по Бра-бендеру, уел, ел. Технологическая оценка качества' в целом
Без удобрений....... 80 80,9 4.0 58 близки к
отличным
МРК 1 норма (К«РиКзг) . . . 84 79,3 3,5 68 средние
МРК+навоз (эквивалентно 2 нор-
мам ЫРК)........ 84 77,2 3,5 76 средине
уступают
2 нормы (звРцоКкц) ■ • • 77 77,2 4,0 75 средним
ЫРК+навоз (эквивалентно 1 нор-
ме ИРК)........ 88 78,8 3,2 68 средние
Таблица 9
Влияние удобрений на технологические качества сахарной свеклы, %
Удобрения, кг/га в год
Саха рис-Азот тость корней
среднее за 12 лет
ГМРК I норма (^вРиКи) . -МРК+навоз (эквивалентно 2 нор
мам ЫРК).......
МРК 2 нормы (КаеРнвКкн) •
Без удобрений .
0,5 0,25 18,6 95 0,6 0,28 18,2 95
0,6 0,29 17,7 94 0,7 0,34 17,4 92
ЫРК+навоз (эквивалентно 1 нор ме ЫРК).......
0,6 0,26 18,4 95
Содержание сахара в корнях зависит от соотношения азота и калия в листьях. С увеличением дозы удобрений оно сужается. Чем уже соотношение -Ы/К20 в листьях, тем ниже сахаристость корней. Калий играет важную роль в углеводном обмене. Под его влиянием усиливается образование Сахаров в листьях и передвижение их в корни. Корнеплоды при оптимальном калийном питании накапливают больше углеводов. К сожалению, вопрос об обмене веществ при разных дозах удобрений и при разном соотношении элементов питания в почвенном растворе почти не изучен. Известно лишь, что при высоких дозах удобрений растения воспринимают питательные вещества не в том соотношении, какое бывает при оптимальном. Поэтому соотношение питательных веществ в почве, созданное в результате длительного систематического применения удобрений при неизменном сочетании элементов питания в удобрениях, часто не отвечает физиологическим потребностям растений. В связи с этим система удобрений в севообороте должна периодически пересматриваться. Потери сахара зависят не только от дозы, но и от формы азотных удобрений. При замене в двух нормах ЫРК части минеральных удобрений навозом потери уменьшались, благодаря содержанию в навозе менее растворимой формы азота. При длительном систематическом применении удобрений сахаристость корней определяется соотношением питательных веществ в почвенном растворе.
Содержание сырого белка в зеленой массе кукурузы под влиянием удобрений изменяется мало. Это указывает на достаточно высокий естественный уровень азотного питания растений, .. - ; ^
5. ВЛИЯНИЕ ПОГОДНЫХ УСЛОВИЙ НА УРОЖАЙНОСТЬ КУЛЬТУР И ЭФФЕКТИВНОСТЬ УДОБРЕНИИ
В зоне неустойчивого увлажнения погодные условия являются важным фактором, определяющим величину урожая н эффективность применяемых удобрений. Для выяснения роли отдельных элементов погоды была проанализирована связь урожая с количеством осадков, гндротер ми чески м коэффициентом и запасом продуктивной влаги в метровом слое почвы. Наиболее тесная зависимость урожая обнаружена от величины гидротерм нческого коэффициента. Сильная корреляция между урожаем и ГТК найдена: у гороха в период от всходов до цветения и за вегетацию растений, у озимой пшеницы — от выхода в трубку до колошения, у сахарной свеклы, ячменя и кукурузы — за вегетацию. У яровой пшеницы обнаружена средняя корреляция в период от колошения до спелости и за вегетацию. Для гороха, ячменя, яровой пшеницы и сахарной свеклы годы с ГТК зз вегетацию меньше 1,0 следует считать засушливыми, 1,0—1,5 — нормальными и 1,5...2,0 — влажными. По отношению к озимой пшенице засушливыми, нормальными и влажными будут соответственно годы с ГТК до 1,0; 1Д..1.5; 1,5—2,0 за период от выхода в трубку до колошения. Кукуруза к увлажнению оказалась менее требовательной. Засушливыми для нее следует считать годы с ГТК за вегетацию 0,5, нормальными — 0,5... 1,0 и влажными — свыше 1,0. Зависимость урожая от ГТК выражается уравнением линейной регрессии, позволяющим определить его теоретическое значение для получения заданных урожаев.
Связь ГТК с эффективностью удобрений оказалась менее тесной, чем с урожаем. У кукурузы обнаружена слабая связь между прибавкой урожая от удобрений и ГТК в период от выметывания метелки до молочно-восковой спелости. У остальных культур связь между этими признаками была средней: у озимой пшеницы — от выхода в трубку до колошения, у сахарной свеклы — от смыкания междурядий до уборки, у ячменя и яровой пшеницы — от всходов до кущения. У большинства культур периоды оптимального увлажнения при применении удобрений не совпадают. Если у неудобренной сахарной свеклы и кукурузы наблюдается более сильная связь между урожаем и ГТК за вегетацию растений, то при применении удобрений у свеклы обнаружена средняя связь между эффективностью удобрений и ГТК за период от смыкания рядков до уборки, а у кукурузы — слабая связь за период от выметывания метелки до уборки. У неудобренного ячменя и яровой пшеницы наблюдается тесная связь между урожаем и ГТК за вегетацию. При внесении
удобрений под эти культуры обнаружена средняя связь между эффективностью их к ГТК за период от всходов до кущения. Лишь у озимой пшеницы периоды оптимального увлажнения удобренных и неудобренных растений совпадают. Наблюдается тесная связь между урожаем неудобренной озимой пшеницы и ГТК за период от выхода в трубку до колошения и за этот же период обнаружена слабая связь между ГТК и прибавкой урожая от удобрений.
Известно, что удобрения экономят влагу на создание единицы урожая. Роль их в повышении продуктивности сельскохозяйственных культур в годы с достаточным количеством осадков общепризнана, а в засушливые — не совсем ясна. С одной стороны существует мнение, что эффективность удобрений в засушливые годы проявляется слабо или отсутствует вовсе. С другой — удобрения экономят влагу, а следовательно, должны снижать отрицательное действие засухи на урожай. Чтобы выяснить роль удобрений в засушливые годы, нами сделан анализ эффективности удобрений в зависимости от погодных условий. Для этого были использованы результаты краткосрочных и длительных опытов, проведенных на Тамбовской сельскохозяйственной опытной станции с 1916 по 1981 год (Р. Ф. Макаров, 1985). Этот период был разделен на засушливые годы с количеством осадков до 400 мм за сельскохозяйственный год, до 150 мм за апрель...июль для зерновых и до 200 мм за мап.,.сентябрь для пропашных культур, нормальные — 400...500 мм за год, 150..,200 мм за вегетационный 'период для зерновых п 200... 300 мм для пропашных культур и влажные годы с количеством осадков больше 500 мм за год, больше 250 мм за вегетационный период для зерновых и больше 300 мм для пропашных культур. В среднем за год было внесено: под озимые культуры — NeoPaoKeo, под сахарную свеклу — NeoPsoKeo, под яровые зерновые — N45P4SK40, под кукурузу — NsoPssKss- С увеличением количества осадков урожай и прибавки от удобрений всех культур возросли. Эффективность удобрений в зависимости от осадков за год колебалась в более широких пределах, чем от осадков за вегетационный период. Так, п,рнбавки урожая озимых культур колебались в зависимости от годовых осадков от 3,8 до 8,2 ц/га, а от осадков за вегетационный период — от 4,6 до 5,6 ц/га. Прибавки урожая яровых зерновых колебались соответственно от 2,8 до 6,7 и от 4,3 до 6,3 ц/га. Прибавки урожая сахарной свеклы в зависимости от осадков за год составляли 37 ц/г а — в засушливые и 67 ц/га — во влажные годы. В годы с различным количеством осадков за вегетационный период эффективность удобрений на сахарной свекле проявлялась одинаково. Прибавка корней составила 54 ц/га. Эти данные
говорят о том, что роль удобрений в повышении урожая сельскохозяйственных культур в годы с засушливым вегетационным периодом особенно велика. Прибавки урожая в такие годы могут быть различными, но гарантия получения урожая определенного уровня При применении удобрений есть, чего нельзя сказать, не применяя удобрений. Так, 1972, 1975 и 1981 годы были крайне засушливыми, за вегетацию ячменя осадков выпало соответственно 47, 30 и 33 мм. При применении одной нормы ЫРК урожай его составил в 1972 году 23,3 ц; в 1975 — 22,7 и в 1981 году — 24,1 ц/га. Без удобрений собрано соответственно: 21,7, 15 и 10,6 ц/га. Прибавки урожая от удобрений составили: в 1972 году — 1,6; в 1975 — 7,7 и в 1981 году — 13,5 ц/га. Величина эффективности удобрений колебалась потому, что колебалась урожайность без удобрений. Последняя зависела не только от количества осадков за вегетацию, но и от характера распределения их по периодам роста и развития растений. В то время как удобрения эту зависимость существенно ослабляли, стабилизируя урожайность. При анализе погодных условий этих лет по периодам роста и развития ячменя оказалось, что 1981 год, когда урожай без удобрений был самым низким — 10,6 ц/га, отличался от других лет более низким ГТК в первой половине вегетации растений и более высоким ГТК после колошения. В 1972 году, когда был собран самый высокий урожай ячменя — 21,7 ц/га, большая часть осадков выпала в первой половине вегетации растений, ГТК в это время был значительно выше, чем в 1981 году, В 1972 году различия между удобренными и неудобренными растениями по накоплению сухого вещества были несущественными. В 1981 году удобренные растения накопили сухого вещества больше неудобренных почти в два раза н более чем в два раза больше содержали фосфора в фазе кущения. Урожай яровой пшеницы без удобрений при одинаковом количестве осадков и ГТ1< за вегетацию растений в 1975 и 1981 годах составил соответственно 18,4 и 14,4 ц/га, а при применении одной нормы ЫРК — 23 и 21,7 ц/га. Разница в урожайности неудобренной пшеницы по годам составила четыре, а удобренной — только 1,3 ц/га. В засушливые годы урожайность зерновых культур без удобрений зависит не только от количества осадков за вегетацию, но и от характера распределения их по периодам роста и развития растений. Удобрения снижают эту зависимость. Вот почему связь урожайности неудобренных культур с погодными условиями более тесная, чем удобренных. При одинаковом количестве осадков за вегетацию в нормальные и влажные годы эффективность удобрений на зерновых культурах может быть ниже в том случае, если большая часть этих осадков 26
выпадает после колошения. Прибавка урожая снижается в результате полегания растений. Так, в 1974 и 1980 годах за вегетацию ячменя осадков выпало соответственно 168 и 173 мм (ГТК 1,3 и 1,3). Из этого количества осадков после выхода растений в трубку в 1974 году выпало 82%, а в 1980 году — 48%.. Урожайность в варианте без удобрений в Í974 году составила 31,2, а в 1980 году — 36 и/га. При применении одной нормы NPK было собрано соответственно 39,8 и 57,0 ц/га. Разница в урожайности по годам между неудобренными вариантами составила 4,8 ц/га, а удобренными — 17,2 ц/га. Урожаи сахарной свеклы без удобрений в 1975 году при выпадении за вегетацию 129 мм осадков (ГТК 0,5) составил 246 ц/га, а в 1981 году при выпадении даже чуть большего количества осадков и с чуть большим ГТК за вегетацию свеклы собрано на 24 ц/га меньше, чем в 1975 году. При применении одной нормы NPK урожайность свеклы по годам была одинаковой — 330 ц/га. В 1978 и 1979 годах за вегетацию свеклы осадков выпало соответственно 206 и 197 мм (ГТК 1,1 и 0,9). Из них большая часть — 64% в 1978 году выпала до смыкания рядков, а в 1979 году, наоборот, после смыкания — 82%. Урожай свеклы без удобрений в первом году составил 306 ц, а во втором — 208 ц/га. При применении удобрений собрано соответственно 390 и 378 ц/га. Разница по годам в варианте без удобрений составила 98 ц, а в удобренном варианте — лишь 12 ц/га, За вегетацию кукурузы в 1982 и 1983 годах осадков выпало соответственно 182 и 176 мм (ГТК 1>0 и 1,0). Урожай зеленой массы без удобрений составил в 1982 году 376, а в 1983 году —только 306 ц/га. При применении одной нормы NPK было собрано соответственно 395 и 372 ц/га. Разница па урожайности в варианте без удобрений 70/га, а при применении удобрений — 23 ц/га.
6, ВЫНОС ЭЛЕМЕНТОВ ПИТАНИЯ УРОЖАЕМ, БАЛАНС ИХ В ЗАВИСИМОСТИ ОТ ДОЗ УДОБРЕНИЙ, ОКУЛЬТУРЕННОСТИ И ОБЕСПЕЧЕННОСТИ ПОЧВЫ
ФОСФОРОМ
Вынос питательных веществ и затраты их на создание урожая, Несмотря па многочисленные литературные данные, сведения о выносе питательных веществ урожаями должны периодически уточняться, так как затраты их на создание единицы продукции обусловлены не только биологическими, но и сортовыми особенностями культур. С внедрением в производство сортов интенсивного типа, с повышением общей культуры земледелия, вынос элементов питания с гектара увеличивается, а затраты удобрений на единицу продукции
Хозяйственный вынос N. Р205, КгО культурами севооборота, среднее за девять лет
Культура Урожай, ц/га кг/га кг/т
|Ы КгО N РА КгО
Горох ....... 23,4 60 26 51 39 11 22
Озимая пшеница . . , 26,0 75 21 39 28 7 14
Сахарная свекла , . , 282 131 28 201 5,0 0,9 7,2
Ячмень....... 25,4 63 24 35 25 9 13
Кукуруза на силос . . 286 88 26 73 2,9 0,8 2.0
Яровая пшеница , . , 22,2 70 22 43 31 10 20
снижаются. Хозяйственный вынос Ы, Р2О5, КаО из неудобренной почвы со средним содержанием фосфора и высоким содержанием калия представлен в табл. 10. С увеличением доз удобрений вынос питательных веществ с 1 га возрастает. Сахарная свекла при применении одной нормы 1МРК потребляет больше по сравнению с контролем без удобрений азота в 1,5 раза, фосфора — в 1,8 и калия — в 1,3 раза, а при применении двух норм ^РК — соответственно в 1,9, 2,2 и 1,4 раза. Вынос азота, фосфора л калия ячменем возрастает при применении одной нормы ЫРК соответственно в 1,6, 1,4 и 1,7 раза, а при применении двух норм МРК — в 2, 1,6 и 2,3 раза по сравнению с неудобренным вариантом. При применении навозно-мннеральной системы потребление элементов питания с I га по сравнению с минеральной заметно уменьшается в посевах сахарной свеклы. Общин вынос азота горохом с увеличением нормы удобрений возрастает, а доля биологического азота падает. Величина фиксации его зависит от погодных условий и колеблется от 19 до 90 кг/га. В среднем за девять лет в варианте без удобрений она составляет 50 кг/га.
Затраты питательных веществ на единицу урожая у различных культур изменяются с увеличением дозы удобрений неодинаково. У сахарной свеклы и кукурузы при применении удобрений повышается потребность в фосфоре, у зерновых — в калии и азоте. Причем, затраты их идут в основном на создание побочной продукции. Так, при внесении одной и двух норм ЫРК под сахарную свеклу урожай корней увеличился по сравнению с контролем одинаково — в 1,2 раза, а затраты фосфора — соответственно в 1,8 и 2,2 раза. При внесении этих норм под ячмень урожай зерна повышался в 1,4 раза, а затраты азота и калия — соответственно в 1,6 и 1,7; в 2 и 2,3 раза. С повышением окультуренностн и обес-
печенностн почвы фосфором вынос элементов питания с гектара возрастает, увеличиваются затраты калийных удобрений на единицу продукции зерновых культур и кукурузы, а затраты их на единицу продукции сахарной свеклы снижаются. В среднем вынос с гектара азота, фосфора н калия при содержании Р2О5 9,6 мг/100 г почвы составляет соответственно 66, 22 и 60 кг, а при содержании Р2О5 12,2 и 15,7 мг/100 г почвы вынос каждого элемента увеличивается соответственно в 1,2 н 1,4 раза.
Баланс питательных веществ в зависимости от доз удобрений, окультуренности и обеспеченности почвы фосфором. После завершения первой ротации продуктивность севооборота при применении одной нормы ЫРК составила 43,5 ц з. е./га;интенсивность баланса азота, фосфора и калия соответ-вен но 51, 170 и 57%. При увеличении дозы удобрений в два раза интенсивность баланса азота возросла до 78%, а фосфора до 298%, получен бездефицитный баланс калия. Продуктивность севооборота увеличилась лишь на 1,2 ц з. е./га.
Во второй ротации при более благоприятных погодных условиях продуктивность севооборота при применении одной нормы МРК была выше, чем в первой и составила 49,5 ц з. е./га, а интенсивность баланса ниже: азота — 45%, фосфора — 160 и калия — 50%. При применении двух норм ЫРК продуктивность пашни практически не изменилась 49,9 ц з. е./га), а интенсивность баланса возросла: азота — до 65%, фосфора—до 272 и калия—до 87%. Следовательно, на почвах со средним содержанием фосфора (9—10 мг/100 г почвы) и высоким калия одинаково высокую продуктивность можно получать при интенсивности баланса: азота 45...50%, фосфора — 160...170 к калия 50...60%. На почвах с оптимальным содержанием фосфора и очень высоким калия максимальная продуктивность — 49,5 ц з. е./га достигнута в условиях насыщения севооборота Г^аРззКзв при интенсивности баланса азота, фосфора и калия соответственно 36, 106 и 34%.
7, ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ УДОБРЕНИИ В СЕВООБОРОТЕ
В первой ротации чистый доход от применения одной дозы ЫРК и эквивалентного количества навозно-мннераль-ных удобрений составил соответственно 70 и 55 руб./га, ц от применения двух норм — 55 и 46 руб./га. Во второй ротации при -более благоприятных погодных условиях он увеличился при применении минеральных удобрении в 1,8 раза, а при совместном внесении одной и двух доз ЫРК с навозом соответственно в 2,1 и 2,7 раза. В первой ротации доход от прн-
менення навозно-минеральной системы был меньше по сравнению с минеральной: в варианте с одной дозой на 22, а с двумя — на 15%. Во второй ротации разрыв от применения этих систем в варианте с одной дозой сократился до 15%. а с двумя дозами навозно-мкнералньых удобрений оказался выше, чем с минеральными на 24%. Таким образом, при длительном 'применении высоких доз ИРК. в севообороте навоз-но-мннеральная система более выгодна, чем минеральная. Чистый доход от последействия одной нормы ЫРК во второй ротации составил 60 руб., а от последействия двух норм — 146 руб,/га. В сумме за две ротации от действия и последействия одной п двух доз ЫРК получено соответственно 130 н 201 руб./га.
При применении ^РззКза на почвах менее окультуренных и менее обеспеченных фосфором чистый доход с 1 га выше, чем на более обеспеченных. При содержании РгОб 9,6, 12,2 и 15,7 мг/100 г почвы он составил соответственно 156, 142 и 96 руб./га. Причем, на почвах с содержанием Р2О5 12,2 мг/100 г доход от применения полного и азотно-калнйного удобрения был практически одинаковый, а на почвах с содержанием Р2О5 15,7 мг/100 г — в 1,8 раза выше, чем от применения полного удобрения. Экономическая эффективность при применении фосфорных удобрений на почвах с содержанием Р2О5 15,7 мг/100 г снижалась на 45%.
По величине чистого дохода с 1 га от применения удобрений на первом месте стоит сахарная свекла, на втором— ячмень. Затем ндут яровая, озимая пшеница и кукуруза. На последнем месте — горох. Низкий доход от применения удобрений под горох объясняется слабой отзывчивостью его на удобрения, вследствие высокого естественного плодородия типичного чернозема.
При более благоприятных погодных условиях и более высокой продуктивности культур во второй ротации окупаемость удобрении повышалась. Оплата 1 кг ЫРК снижалась с повышением дозы удобрения, окультуренностн и обеспеченности почвы фосфором. При применении Ы^РззКзв на почвах с содержанием Р205 9,6, 12,2 и 15,7 мг/100 г оплата 1 кг ^К урожаем составила соответственно 9,5; 8,3 и 5,9 кг зерн. ед. При увеличении содержания Рг05 с 9,6 до 15,7 мг/100 г почвы оплата 1 кг ^К урожаем озимой пшеницы снижалась с 4,4 до 2,4 кг, сахарной свеклы с 35 до 25 и ячменя с 13,6 до 8,2 кг.
Выводы
1. Почва является основным средством производства в сель-ском хозяйстве, поэтому применение удобрений и химических мелиорантов должно быть направлено на повышение 30
ее плодородия, на создание оптимальных агрохимических, физико-химических и биологических свойств почвы и на поддержание их в этом режиме при дальнейшем сельскохозяйственном использовании пашни.
2. При длительном систематическом применении удобрений в почве накапливается остаточное количество питательных веществ, что приводит к нарушению оптимального содержания и соотношения их в почвенном растворе. Это требует изменения доз и соотношений питательных веществ, вносимых с удобрениями в начальной ротации севооборота, поэтому система удобрения в севообороте не может быть постоянной. Она должна быть динамичной.
3. За оптимальное содержание питательных веществ в почве принимается такой уровень, при котором эффективность отдельных видов их в составе полного удобрения не проявляется. Содержание подвижного фосфора, обеспечивающее максимальную продуктивность зернопропашного севооборота на типичном черноземе, составляет 12...15 мг/ЮО г почвы: для озимой, яровой пшеницы и кукурузы на силос — 12...13 мг, сахарной свеклы и ячменя — 13...15 мг/ЮО г почвы. Оптимальный запас минерального азота в метровом слое для кукурузы и озимой пшеницы — 270...300 кг/га.
4. На почвах с содержанием Рг05 10 мг/ЮО г количество фосфора до оптимального уровня можно повысить путем ежегодного внесения в течение двух ротаций шестипольного севооборота КлзРьбКгг или в течение одной ротации, но удвоенной дозы. Затраты фосфорных удобрений для повышения содержания Р2О5 на 1 мг/ЮО г почвы составляют 85 кг действующего вещества.
5. При применении на гектар пашни в год N^55^2 (1 доза МРК) продуктивность шестнлольного севооборота в среднем за три ротации повышалась по сравнению с контролем на 10 ц, а при применении ЫвбР'иоКкм (2 дозы МРК) — на 11,4 ц з. е./га. В последействии эффективность двух доз была в два раза выше, чем одной. Прибавка урожая в среднем за две ротации составила соответственно 7,6 и 3,8 ц з. е./га, что указывает на равноценность запасного и систематического внесения удобрений.
6. По характеру и направлению последействие удобрений в севообороте аналогично их прямому действию. Оно проявляется на плодородии почвы, химическом составе растений, урожае и качестве продукции с увеличением дозы. Эффективность последействия зависит от погодных условий. Иногда они влияли на продуктивность больше, чем фактор времени,
7. На первом месте по отзывчивости на удобрения в условиях Тамбовской области стоит ячмень, на втором — сахарная свекла. Прибавка урожая этих культур к контролю при
Применении на гектар пашни Г^ЦвРйьКи составила в среднем за 12 лет соответственно 48 и 28%. Кукуруза н озимая пшеница повышали урожай на 17%. Горох, вследствие высокого естественного плодородия типичного чернозема, мало отзывался на удобрение, особенно азотное.
8. Слабая отзывчивость озимой пшеницы на сравнительно невысокие фоны удобренности почвы обусловлена биологическими особенностями сорта. Для более полного использования эффективного плодородия черноземов нужны неполегающие сорта, способные усваивать повышенные дозы азотных удобрений.
9. Качество урожая при длительном систематическом применении удобрений в севообороте определяется правильным соотношением элементов питания в почвенном растворе. На хорошо окультуренных черноземах можно путем внесения удобрений добиться стабильного содержания клейковины в зерне озимой пшеницы на уровне сильных пшениц.
10. При применении высоких доз удобрений в севообороте с сахарной свеклой и пивоваренным ячменем навозно-минеральная система имеет преимущество перед минеральной, Она меньше, чем минеральная снижает качество урожая этих культур, благодаря менее растворимому азоту навоза.
11. Эффективность удобрений выше на менее плодородных черноземах. С повышением окультуренности и предшествующей удобренности почвы абсолютные урожаи при применении удобрений возрастают, а относительные прибавки их снижаются. Применение удобрений на почвах различной степени окультуренности не выравнивает величину и качество урожая.
12. При применении на гектар пашни в год М4аР55К52 на почвах со средним содержанием Р205 (9..Л0 мг/100 г) и высоким — калия интенсивность баланса азота, фосфора и калия в среднем за две ротации составила соответственно 48, 165 и 54%, а продуктивность севооборота 46,5 ц з. е./га. На почвах с оптимальными содержанием фосфора и очень высоким — калия максимальная продуктивность при насыщении севооборота М«Р33Кз£; обеспечивается при полном возмещении фосфора и при интенсивности баланса азота и калия 40%.
13. Роль удобрений в повышении продуктивности культур в годы с засушливым вегетационным периодом особенно велика. Эффективность их может быть различной, по гарантия получения урожая определенного уровня есть, чего нельзя сказать, не применяя удобрений. Из всех корреляционных связей наиболее тесная обнаружена между урожаем культур без удобрений и ГТК в определенные периоды роста и за вегетацию их в целом. Она выражается линейным уравнением
регрессии. Периоды оптимального увлажнения удобренных и неудобренных культур, за исключением озимой пшеницы, не совпадают.
14. Эффективность азотных удобрении хорошо коррелирует с запасом минерального азота в метровом слое почвы в начале весенней вегетации растеннй, а фосфорных с содержанием подвижного фосфора в пахотном горизонте. Влияние калийных удобрении па урожаи плохо согласуется с содержанием обменного калия в слое 0...30 см, поэтому содержание этой формы в пахотном слое не является объективным критерием обеспеченности типичного чернозема доступным калием.
15. Под влиянием удобрений в .почве повышается содержание подвижных форм азота и фосфора, снижаются потери гумуса. С повышением агрохимического фона увеличивается концентрация питательных веществ в растениях. При применении высоких доз минеральных удобрений изменяется и соотношение их. Изменения зависят от биологических особенностей культуры, дозы удобрений, длительности их применения и происходят обычно во второй половине вегетации, что сказывается на качестве урожая.
16. Заметного ухудшения физико-химических свойств длительное применение минеральных удобрений на типичном черноземе не вызывает. Лишь при применении в течение 18 лет высоких доз {ЫдеРпоКж) достоверно снижалась рН. Степень насыщенности почвы основаниями и гидролитическая кислотность изменялись в пределах ошибки опыта. Одни минеральные удобрения подкисляли почву сильнее, чем при совместном внесении их с навозом.
17. Навозно-минеральная система удобрений экономически более выгодна, чем минеральная, особенно при применении высоких доз ЫРК. Чем беднее почва, тем выше эффективность применяемых удобрений. С повышением окультуренности и обеспеченности почвы фосфором чистый доход и оплата 1 кг N. Р, К урожаем снижается.
Предложения производству
1. Для обеспечения среднегодовой продуктивности зерно-пропашного севооборота не менее 50 ц з. е./га, улучшения качества зерна озимой и яровой пшеницы при одновременном повышении плодородия типичного чернозема, необходимо довести содержание подвижного фосфора в пахотном слое до 12.,, 15 мг/100 г почвы, а запас минерального азота в метровом слое — до 270...300 кг/га. На почвах со средним содержанием фосфора это достигается путем ежегодного применения на гектар пашни в течение двух ротаций шести-
3 33
польного севооборота ^бРазКвг или удвоенной нормы б течение шести лет.
2. При применении в зернопропашном севообороте с сахарной свеклой и пивоваренным ячменем около 100 кг д. в./га азотных удобрений, половина из них должна быть внесена с органическими удобрениями, содержащими азот в медленнодействующей форме. Это позволит еннзпть отрицательное влияние быстрорастворимого азота минеральных удобрении на качество урожая этих культур.
3. Система удобрения в севооборотах не может быть постоянной. Она должна быть динамичной. На почвах с содержанием Рг05 до 10 мг/100 г под каждую культуру севооборота нужно вносить оптимальную норму удобрения, установленную в краткосрочных опытах. В условиях Тамбовской области под горох — РеоК«. под озимую пшеницу — МбоР^К«, под сахарную свеклу — МэоРиоКэо, под ячмень и яровую пшеницу — Г^оР^К«, под кукурузу на силос — МбоРзоКбо. На почвах с содержанием Р205 12...13 мг/100 г оптимальные нормы полного удобрения следует вносить под сахарную свеклу и ячмень, а под кукурузу, озимую и яровую пшеницу — азотно-калийные удобрения. При содержании Ра05 13,1...15 мг/100 г почвы фосфор из удобрения можно исключить на две ротации шестипольного или на полную ротацию десятипольного севооборота и вносить под каждую культуру, кроме гороха, азотно-калнйное удобрение.
4. При размещении культур в севообороте следует учитывать особенности потребления ими питательных веществ и различные требования к уровню удобренности почвы. Продуктивность звена севооборота — горох, озимая пшеница, кукуруза на силос может быть получена при меньшем содержании элементов питания в почве, чем продуктивность звена — озимая рожь, сахарная свекла, ячмень. Набор таких культур может быть в специализированных севооборотах с короткой ротацией.
5. При определении доз азотных удобрений под планируемый урожай, следует учитывать запас минерального азота в метровом слое почвы в начале весенней вегетации растении. Зная содержание азота в пахотном горизонте, можно с определенным приближением определить запас его в метровом слое почвы, если учесть, что в слое 30...50 см количество его составляет 50%, в слое 50...70 см — 40% и в слое 70...100 см 60% от запаса его в пахотном горизонте.
Материалы диссертации опубликованы в следующих работах:
1. Научные основы и рекомендации по применению удобрений в Центрально-Чернозем ной зоне. Под редакцией В. Д. Панннкова, И. С. Шатилова, В. Г. Минеева и др. — Воронеж, 1976. — 152 с.
,2. Влияние возрастающих доз удобрений на урожай и качество сельскохозяйственных культур в севооборотах / Федоров В, А.. Макаров Р. Ф., Брюхова 3. Я., Архипова В. В. 1} Итоги работы Географической сети опытов с удобрениями н пути повышения эффективности применения удобрений в ЦЧЗ, Поволжье и на Северном Кавказе. — Белгород, 1977. — С. 181—182.
3. Продуктивность севооборотов в зависимости от степени удоб-ренностн почвы / Федоров В, А., Макаров Р. Ф., Брюхова 3. Я-, Ар.хи-пова В, В. Науч. тр. Удобрение полевых культур в интенсивном севообороте. — Каменная Степь, 1978. — Т. 15, вып. 2. — с. 3—9.
4. Комплексная программа мероприятий по повышению плодородия почв, увеличению производства зерна, кормов, сахарной свеклы, подсолнечника и другой сельскохозяйственной продукции в колхозах и совхозах Тамбовской области в 1978—1980 годы / Батнщев А, Т„ Коновалов Н. Д., Кулешов К. Р.. Макаров Р. Ф. и др. — Тамбов, 1978. — 120 с.
5. Химизация и агрохимическое обслуживание сельскохозяйственного производства / Годунов И. Б., Леонтьев А, К-, Макаров Р. Ф., Ру-даЙ И. Д. И Система ведения сельского хозяйства в Центрально-Черноземной зоне. — Воронеж: Цен тр.-Чернозем, из-во, 1980. — С. 159—166.
6. Макаров Р. Ф, Прямое действие и последействие удобрений на урожай культур севооборота // Всесоюз. науч. техн. еовещ. Географической сети опытов с удобрениями. — Тез. докл. — Белгород: (22— 24 октября 1980). — М, 1980, — Ч. 1, — С. 133—136.
7. Федоров В. А., Макаров Р. Ф, Влияние систематического применения удобрений на продуктивность севооборотов // Агрохимия. — 1981. — № 2. — С. 33—38.
8. Макаров Р. Ф., Федоров В. А. О выносе питательных веществ культурами севооборота на типичном мощном черноземе // Агрохимия. — 1981. — № 4. — С. 37—41.
9. Макаров Р. Ф,, Коробейников Н. И. Система удобрения // Система земледелия Тамбовской области. — Тамбов, 1982. — С. 31—48.
Ю.Макаров Р. Ф., Архипов а В. В. Действие удобрений на продуктивность севооборота и изменение их эффективности во времени (1 ротация) II Результаты исследований в длительных опытах с удобрениями по зонам страны. Тр. ВИУА, — М., 1981. — Вып. 10. — С. 19— 42.
П.Макаров Р. Ф, Эффективность азотных, фосфорных и калийных удобрений в севообороте в зависимости от уровня предшествующей удобрешюсти почвы // Всесоюзн. науч. техн. совещ. Географической сети опытов с удобрениями. — Пенза: (19—21 октября 1982). — Тез. докл.— М„ 1982. — Ч. 1. — С. 110—111.
12. Научные основы эффективного применения удобрений в Це нтр а л ь-но-Чериоземной зоне. Под ред. В. Д. Панникова, И. С. Шатилова, Н. П. Панова и др. — Воронеж, 1983. — 166 с.
13. Макаров Р. Ф., Федоров В. А. Содержание азота в почве и использование его культурами севооборота на типичном мощном черноземе // Агрохимия. — 1983, — № 12. — С. 3—8,
14. Макаров Р. Ф. Окупаемость минеральных удобрений на типичном мощном черноземе Ц Всесоюзн, совещ, участн. Географической сети опытов с удобрениями. — Горький: (2—6 июля 1984). Тез. докл. — М., 1984. — Ч. 1. — С. 118-119.
15. Макаров Р. Ф„ Федоров В. А. Эффективность минеральных удобрений в зависимости от количества осадков // Химия в сел, хоз-ве. — 1984. — Т. 22, Кг 3. — С. 12—14.
16. Макаров Р, Ф„ Федоров В. А. Баланс и коэффициенты использования элементов питания почвы и удобрений в севообороте на типичном мощном черноземе // Агрохимия. — 1984. — № 10. — С. 26—31.
17. Макаров Р. Ф., Архнпова В. В. Вынос и использование
элементов питания культурами севооборота из почвы // Информационный листок, — 1984. — № 50—80.
18, Макаров Р. Ф„ Архипов а В, В. Влияние удобрений на плодородие типичного чернозема и продуктивность севооборотов, изменение эффективности удобрений во времени // Влияние длительного применения удобрений на плодородие почвы и продуктивность севооборотов. —Сб. науч. тр. ВИУА, — М., Агропромиздат, 1985.— С, 111—125.
Ш.Макаров Р. Ф, Влияние погодных условий на эффективность удобрений в зоне неустойчивого увлажнения Центрально-Черноземной полосы // Эффективность удобрений при различных погодных н климатических условиях / Тр. ВИУА, — М„ 1985. — С. 66—70.
20. Макаров Р. Ф„ Архипов а В. В. Действие удобрений на продуктивность севооборота н изменение их эффективности во времени (II ротация) I/ Результаты исследований в длительных опытах с удобрениями по РСФСР. — Тр, ВИУА, — М, 1986, — Выгт, 17, — С. 94—128.
21. Макаров Р, Ф, Основные параметры для расчета норм удобрений под программированный урожай на типичном мощном черноземе // Итоги научных исследовании и внедрения методов программирования . урожайности 1 Тез. третьей науч.-производ. конференции по программированию урожайности. Москва; (16—20 нюня 1987). — М, 1987. — С. 103-104.
22. Макаров Р. Ф„ Архипова В. В. Влияние удобрений иа урожайность и засоренность посевов // Химизация сельского хозяйства.— 1989. № 3. — С. 68—69.
23. Макаров Р. Ф. Оптимизация фосфатного режима черноземных почв Ц Химизация сельского хозяйства. — 1989. — № 5. — С. 64—65.
24. М э к а р о в Р, Ф, Влияние длительного применения удобрений на азотный режим типичного чернозема //Агрохимия, — 1989, —16 II. С. 3-7.
25. Макаров Р. Ф. Оптимизация пищевого режима черноземов Тамбовской области // Эколого-экономические проблемы развития территориальных АПК. — Тез. докл. науч.-произ. конференции, — Калинин, 1989. - С. 105-107.
Л.17330 6.06.90 г. Объем 24, п. л.
Заказ 1611,
Тираж 100
Типография Московской с.-х. академии им. К. А. Тимирязева 127550, Москва И-550, Тимирязевская ул., 44
-
Макаров, Рим Федорович
-
доктора сельскохозяйственных наук
-
Москва, 1990
-
ВАК 06.01.04
- Совершенствование технологий возделывания сельскохозяйственных культур в адаптивно-ландшафтном земледелии Центрального Черноземья России
- Системы обработки почвы в звене севооборота с сидеральным паром в лесостепи Поволжья
- Плодородие выщелоченного чернозема и продуктивность пашни в биологическом земледелии
- Агроэкологический мониторинг земель сельскохозяйственного назначения Юго-Западной части ЦЧЗ
- Исследование компонентного состава и баланса чернозема типичного ЦЧО в различных режимах его использования
