Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

Последействие длительного применения органических и минеральных удобрений на урожайность и качество озимой ржи

ВАК РФ 06.01.04, Агрохимия

Автореферат диссертации по теме "Последействие длительного применения органических и минеральных удобрений на урожайность и качество озимой ржи"

На правах рукописи

Макшакова Ольга Викторовна

ПОСЛЕДЕЙСТВИЕ ДЛИТЕЛЬНОГО ПРИМЕНЕНИЯ ОРГАНИЧЕСКИХ И МИНЕРАЛЬНЫХ УДОБРЕНИЙ НА УРОЖАЙНОСТЬ И КАЧЕСТВО ОЗИМОЙ РЖИ

Специальность 06.01.04 - агрохимия

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук

Москва 2014

10 АПР 2214

005546859

Работа выполнена в лаборатории агрохимии органических удобрений Государственного научного учреждения Всероссийский научно-исследовательский институт агрохимии имени Д.Н.Прянишникова

Научный руководитель: доктор сельскохозяйственных наук, профессор

Мерзлая Генриэта Егоровна Официальные оппоненты: Жуков Юрий Петрович,

доктор сельскохозяйственных наук, Российский государственный аграрный университет - МСХА имени К.А.Тимирязева, кафедра агрономической, биологической химии и радиологии, профессор

Анисимова Татьяна Юрьевна,

кандидат сельскохозяйственных наук, Всероссийский научно-исследовательский институт органических удобрений и торфа, заведующая отделом Ведущее учреждение: ГНУ Московский научно-исследовательский

институт сельского хозяйства «Немчиновка»

Защита диссертации состоится <c/i?> 2014 г. в ^часов

на заседании диссертационного совета Д 006.029.01 при ГНУ Всероссийский научно-исследовательский институт агрохимии имени Д.Н. Прянишникова Россельхозакадемии: 127550, г. Москва, ул. Прянишникова, д. 31а

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ГНУ Всероссийский научно-исследовательский институт агрохимии имени Д.Н. Прянишникова

Автореферат разослан «J,?» 05 . 2014 г.

Приглашаем Вас принять участие в обсуждении диссертации на заседании диссертационного совета. Отзывы на автореферат в 2-х экземплярах, заверенные гербовой печатью, просим направлять по адресу: 127550, Москва, ул. Прянишникова, 31а, ученому секретарю диссертационного совета. E-mail: dissovet_vniia@mail.ru

Ученый секретарь диссертационного совета V/7 "^^Никитина Любовь Васильевна

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность. В условиях Нечерноземья Российской Федерации в повышении урожайности и качества зерновых культур, среди которых одно из важных мест принадлежит озимой ржи, занимающей более 2 млн. га, большое значение имеет научно обоснованное применение удобрений. При этом, как свидетельствуют многие работы, наиболее эффективно совместное внесение органических и минеральных удобрений, обеспечивающее их пролонгированное действие в агроценозах (Прянишников Д.Н., 1965, Мамченков И.П., 1966, Минеев В.Г., 1984). Положение о комплексном применении естественных источников органического вещества с минеральными удобрениями вполне согласуется с парадигмой ФАО (2011 г.) о реализации устойчивой интенсификации растениеводства. В то же время следует принимать во внимание сложившийся в последние годы отрицательный баланс элементов питания в земледелии страны, обусловленный тем, что их вынос из почвы более чем в 3 раза превышает возврат с вносимыми удобрениями. При этом большая часть урожая возделываемых культур производится за счет мобилизации почвенного плодородия, сформированного в годы химизации (Сычев В.Г., 2009, Чекмарев П.А., 2012).

С учетом изложенного актуальны исследования по изучению эффективности последействия ранее систематически применяемых органических и минеральных удобрений под сельскохозяйственные культуры, возделываемые в севооборотах, в том числе в полевых опытах с использованием факториальных схем (В.Н. Перегудов, Т.И. Иванова и др., 1976).

Цель и задачи исследований. Цель исследований заключалась в выявлении на основании длительного стационарного опыта с факториальной схемой эффективных доз и сочетаний органических и минеральных удобрений в последействии, обеспечивающих высокую урожайность и качество зерна озимой ржи при возделывании ее в западной части Нечерноземья Российской Федерации.

Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:

1. Изучение последействия органических и минеральных удобрений на урожайность озимой ржи, выращиваемой в звене полевого севооборота.

2. Исследование влияния различных доз и сочетаний органических и минеральных удобрений в последействии на качество растительной продукции по содержанию основных питательных веществ, а также по показателям массы 1000 зерен и натуры зерна.

3. Определение агрохимических свойств почвы, содержания минерального аз рта в почве при последействии различных доз и сочетаний органических и минеральных удобрений.

4. Изучение влияния последействия органических и минеральных удобрений в различных дозах и сочетаниях на продуктивность звена севооборота: однолетние травы - озимая рожь.

5. Экономическая и энергетическая оценка различных доз и сочетаний органических и минеральных удобрений в последействии при возделывании озимой ржи в звене полевого севооборота.

Научная новизна исследований. В условиях западной части Нечерноземья России изучено влияние органических и минеральных удобрений в широком диапазоне доз и сочетаний после длительного систематического их применения в течение 30 лет (четырех ротаций севооборота) на урожайность и качество зерна озимой ржи, агрохимические свойства дерново-подзолистой легкосуглинистой почвы, окупаемость удобрений зерновой продукцией.

При исследовании сравнительной эффективности длительного последействия органической, минеральной и органоминеральной систем удобрения под озимую рожь установлено преимущество совместного применения навоза и минеральных удобрений. Показано, что для условий западной части Нечерноземья на дерново-подзолистой легкосуглинистой почве для обеспечения устойчивой урожайности озимой ржи на уровне 3,5 т/га целесообразно возделывание ее в зернотравяном севообороте при длительном последействии органоминеральной системы с ежегодными дозами минеральных удобрений Ы25-50Р25-50К25-50 + 3-6 т/га навоза и внесении поддерживающей азотной подкормки в дозе 45 кг/га N.

Проведена энергетическая и экономическая оценка применения органических и минеральных удобрений в различных дозах и сочетаниях в последействии при возделывании озимой ржи, на основании которой выявлено преимущество органоминеральной системы в одно-двухкратных дозах навоза и минеральных удобрений.

Практическая значимость работы. В условиях последействия длительного применения удобрений в севообороте под озимую рожь рекомендуется использовать органоминеральную систему в дозах ^5-50Р25-50К25-50 + 3-6 т/га навоза и поддерживающую весеннюю азотную подкормку в дозе N 45, что позволяет увеличить урожайность зерна на 20-23% и получать зерновую продукцию высокого качества.

Основные положения, выносимые на защиту:

1. Влияние органических и минеральных удобрений в различных дозах и сочетаниях при длительном их применении на продуктивность звена севооборота: однолетние травы — озимая рожь.

2. Закономерности последействия органических и минеральных удобрений в широком диапазоне доз и сочетаний при поддерживающей азотной подкормке на урожайность озимой ржи.

3. Изменение качества озимой ржи, содержания в зерне основных питательных веществ, сырого белка, показателей массы 1000 зерен, натуры в зависимости от последействия доз и сочетаний органических и минеральных удобрений.

4. Энергетическая и экономическая эффективность различных доз и сочетаний органических и минеральных удобрений в последействии при возделывании озимой ржи в звене полевого севооборота.

Апробация работы и публикации. Результаты работы докладывались на 45-й и 46-й международных научных конференциях молодых ученых и специалистов, ВНИИА им. Д.Н.Прянишникова (Москва, 2011 г. и 2012 г.), Всероссийской научно-практической конференции, посвященной 25-летию образования Новгородского НИИСХ (Великий Новгород, 2013 г.). По материалам диссертации опубликовано 5 статей, в том числе 2 - в рецензируемых журналах, рекомендованных ВАК РФ.

Объем и структура диссертации. Диссертация изложена на 112 страницах компьютерного текста и содержит введение, литературный обзор,' экспериментальную часть из 7 разделов, выводы, предложения производству, список литературы и приложение. Диссертация включает 14 таблиц, 22 рисунка, 9 таблиц Приложения. Список литературы состоит из 170 источников, в том числе 16 на иностранных языках.

Автор выражает глубокую признательность профессору кафедры растениеводства РГАУ-МСХА имени К.А.Тимирязева В.Е. Долгодворову, сотрудникам лаборатории агрохимии органических удобрений ВНИИА имени Д.Н. Прянишникова кандидату сельскохозяйственных наук Т.П. Фомкиной, Г.А. Зябкиной, сотрудникам Смоленского НИИСХ И.В. Панкратенковой, А.Ю. Гавриловой за помощь в проведении исследований и ценные советы.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Условия и методы исследований

Исследования проводились в 2009 - 2012 гг. в длительном полевом опыте, который заложен в 1978 г. в поселке Олыиа Смоленской области.

Схема опыта - сокращенная факториальная, представляет собой выборку 1/27 (6x6x6x6). Изучались четыре фактора: навоз, азотные, фосфорные, калийные минеральные удобрения в шести дозах —0,1,2,3,4,5.

Каждый вариант опыта представлен в виде четырехзначного числа, где первая цифра - количество азота, вторая - фосфора, третья - калия и четвертая — навоза. Факториальная схема, содержащая 16 вариантов, была заложена на трех фонах: 0000, 1111, 2222, что в совокупности составляет 48 вариантов опыта.

Закладка и проведение опыта выполнялись в соответствии с Программой и методикой исследований в Географической сети опытов по комплексному применению средств химизации в земледелии (1990).

За 30 лет опыта прошло 4 ротации севооборота. Чередование культур в первой ротации севооборота (1979 - 1989 гг.): 1.картофель, 2. ячмень, 3. озимая рожь, 4.овес, 5.горохоовсяная смесь, 6.озимая пшеница, 7. ячмень, 8. и 9. многолетние травы 1-го и 2-го годов пользования, Ю.озимая рожь, П.овес; во второй ротации (1990-1995 гг.) и в третьей ротации (1996-2001 гг.): 1.картофель, 2.ячмень, 3. и 4. многолетние травы 1-го и 2-го годов пользования, 5.озимая пшеница, б.овес; в четвертой ротации (2002 - 2008 гг.) и пятой ротации (с 2009 г. при последействии удобрений): 1.однолетние травы (овес на зеленый корм), 2.озимая рожь, 3.ячмень, 4. и 5. многолетние травы 1-го и 2-го годов пользования, б.яровая пшеница, 7.овес.

Насыщенность севооборота зерновыми культурами составляла по первым четырем ротациям: 54, 50, 50, 57%, в среднем - 53%; насыщенность многолетними травами - соответственно 18, 33, 33, 28%, в среднем - 27 %

Навоз вносили в 1-й ротации севооборота под картофель и озимую пшеницу, во 2-й и 3-й ротациях - под картофель, в 4-й ротации - под озимую рожь. Навоз поступал с фермы крупного рогатого скота с небольшим количеством подстилки - имел влажность 70% и содержал в среднем 0,46% общего азота, 0,08% аммонийного азота, 0,21% Р205 и 0,66 % К20. Содержание органического вещества (на сухую массу) составляло 59%, отношение C:N равно 19. Валовое содержание тяжелых металлов было невысоким: Cd-0,1, Сг- l,Ni- 1, Cu-0,6, Zn- 7 мг/кг сухой массы.

С единичной ежегодной дозой навоза (3,2 т) в почву вносилось в расчете на 1 га 580 кг органического вещества, 14,5 кг N, 6,6 кг Р205, 20,7 кг К20. За 30 лет опыта с единичной дозой органического удобрения 96 т/га в почву поступило 17,4 т органического вещества, 435 кг N, 198 кг Р205, 621 кг

К20. В качестве минеральных удобрений в опыте применяли Naa, Рсдг, Кх. Единичные дозы азота, фосфора и калия составляли 25,5 кг д.в./га. За 30 лет опыта в почву поступило с минеральными удобрениями по 765 кг/га азота, фосфора (Р205) и калия (К20).

Повторность в опыте трехкратная. Площадь делянки — 112 м2 (7x16 м), учетная площадь делянки - 48 м2 (4x12 м).

Озимую рожь сорта Татьяна выращивали в пятой ротации зернотравяного севооборота при поддерживающем внесении аммиачной селитры в дозе N45 .

Посев озимой ржи в 2009 г. проводился 8 сентября (поле 1), в 2010 г. -10 сентября (поле 2). Норма высева семян - 180-200 кг/га. Подкормка аммиачной селитрой в дозе 45 кг д.в./га производилась в 2010 г. - 5 мая, в 2011 г. -26 апреля, уборка урожая в 2010 г. -26 июля, в 2011 г. -2 августа.

Почва опытного участка дерново-подзолистая легкосуглинистая окультуренная, перед закладкой опыта характеризовалась следующими агрохимическими показателями: рНксГ 5,5-6,4, содержание гумуса (по Тюрину) 1,3-1,5%, подвижного фосфора (Р205) по Кирсанову и калия (К20) соответственно 110-209 и 115-146 мг/кг почвы.

Учет урожайности был проведен сплошным методом, масса 1000 зерен определялась по ГОСТ 10842-89, натура зерна - по ГОСТ 10840-64. При анализе товарной и нетоварной частей урожая определяли: общий азот по Кьельдалю по ГОСТ 134964-93, фосфор по Дениже - ГОСТ 26657-97, калий на пламенном фотометре по ГОСТ 30504-97.

Статистическая обработка данных, корреляционный и регрессионный анализ были проведены по Б.А. Доспехову (1985) и В.Н. Перегудову (1978). Энергетическая оценка - по методике Г.Л. Булаткина (1983), экономическая эффективность - в соответствии с рекомендациями «Составление проекта на применение удобрений» (Державин JI.M., 2001).

Метеорологические условия в годы опыта были различными. Сумма осадков в июне и июле во все годы исследований была ниже среднемноголетних значений, а температура воздуха в июле и августе -значительно выше нормы. Резкое повышение температуры воздуха в июле 2010 г. негативно сказалось на посеве овса (поле 2), что привело к массовой гибели растений. Однако отмеченная в этот период засуха не смогла отрицательно повлиять на рост и развитие озимых культур, в результате чего озимая рожь, высеянная осенью 2009 г., сформировала полноценный урожай зерна.

В июле 2010 года произошло значительное понижение и ГТК, который составил 0,4 при среднемноголетнем значении 1,8.

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

Влияние различных доз и сочетаний органических и минеральных удобрений на продуктивность звена севооборота: однолетние травы - озимая рожь

Результаты исследований за 2009-2010 гг. на поле 1 показали, что продуктивность звена севооборота: однолетние травы — озимая рожь -зависела от доз и сочетаний органических и минеральных удобрений. Максимальная продуктивность звена - 37,3 ц з.е./га получена в варианте с внесением тройной дозы азотных и органических удобрений (3003). Прибавка к контролю при этом достигала 52%.

Самой низкой в опыте продуктивность звена была в варианте внесения одних калийных удобрений, составившая 27,8 ц з.е./га, что лишь на 13,5 % превышало контроль (рис.1).

Одностороннее внесение азотных удобрений в варианте 3000 увеличило продуктивность звена севооборота до 31,0 ц з.е./га, или на 6,5 ц з.е./га по сравнению с контролем (26,5%). За счет фосфорных удобрений (вариант 0300) прибавка к контролю была несколько ниже - 5,6 ц з.е./га (22,9%).

35

ё зо

о *0

5 < 25 | Ч 20 5 * 15 а 10 5 " О

24,5

31

30Д 27,8 30'4

32,5

34,3

* # ¿Р

«¡К

Рис. 1. Продуктивность звена севооборота: однолетние травы - озимая рожь • в зависимости от последействия органических и минеральных удобрений

Использование полного минерального удобрения в трехкратной дозе (3330) давало более высокий эффект, чем раздельное внесение азота, фосфора и калия. В этом варианте сбор зерновых единиц с 1 га в звене севооборота составил 32,5 ц, а прибавка к контролю - 32,7%.

Органоминеральное удобрение (вариант 3333) обеспечило значительный рост продуктивности культур звена, которая достигла

34,3 ц з.е./га, что на 9,8 ц з.е./га, или на 40%, превышало контроль без удобрений.

Контроль N1P1K1+H1 N2P2K2+H2 N3P3K3+H3 N4P4K4+H4 N5P5K5+H5

Рис. 2. Продуктивность звена севооборота: однолетние травы - озимая рожь в зависимости от последействия возрастающих доз удобрений в вариантах органоминеральных систем

При использовании органоминеральных систем в возрастающих дозах 1111, 2222, 3333, 4444, 5555 продуктивность звена севооборота соответственно составляла 31,8; 33,5; 34,3; 34,6; 34,7 ц з.е./га., т.е. при этом тенденция роста продуктивности наблюдалась в основном от единичных до трехкратных доз (рис. 2). Органоминеральное удобрение в 4-5-кратных дозах не обеспечивало значительного прироста продуктивности по отношению к вариантам с внесением 3-кратных доз, но давало прибавку по отношению к контролю и варианту 2-кратных доз органических и минеральных удобрений.

Влияние последействия доз и сочетаний органических и минеральных удобрений на урожайность озимой ржи

Урожайность озимой ржи изучали в 2010-2011 гг. на двух полях в зависимости от последействия доз и сочетаний органических и минеральных удобрений согласно факториальной схеме опыта. Из таблицы 1 следует, что, несмотря на неблагоприятные метеорологические условия в годы исследований, особенно в 2010 г., озимая рожь сорта Татьяна хорошо пережила перезимовку и сформировала относительно высокие урожаи зерна. На контроле по годам исследований урожайность культуры колебалась от 25,9 до 30,5 ц/га, а в среднем составляла 28,2 ц/га.

Удобрения играли важную роль в повышении урожайности озимой ржи. Во всех вариантах опыта с применением удобрений получены достоверные прибавки зерна по сравнению с контролем (табл.1).

Внесение азотных удобрений обеспечивало среднюю прибавку урожая зерна 2,9 ц/га, или 10,3% по отношению к контролю. В экстремальных условиях, что было характерно для всех лет проведения исследований, отмечено положительное влияние на урожайность озимой ржи фосфорных и

калийных удобрений. От внесения фосфорных удобрений в варианте 0300 урожайность ржи составила 37,1 ц/га, что на 31,6% больше варианта без удобрений, от калийных удобрений (вариант 0030) урожайность равнялась 35,7 ц/га, или на 26,6 % выше контроля (табл. 1).

Таблица 1. Урожайность зерна озимой ржи в зависимости от последействия _внесенных удобрений_

Вариант опыт Урожайность, ц/га Прибавка урожая Окупаемо сть 1 кг №К удобрений зерном, кг

поле 1 поле 2 в среднем по 2 полям ц/га %

1 2 3 4 5 6 7

0000 30,5 25,9 28,2 - -

3000 36,3 25,9 31,1 2,9 10,3 4,0

0300 34,4 39,8 37,1 8,9 , 31,6 12,4

0030 37,1 34,3 35,7 7,5 26,6 10,5

3300 30,8 39,8 35,3 7,1 25,2 4,9

3030 34,3 34,3 34,3 6,1 21,6 4,3

0330 43,1 35,9 39,5 11,3 40,1 7,9

3330 40,5 35,9 38,2 10,0 35,5 4,6

0003 38,4 36,0 37,2 9,0 31,9 7,7

3003 48,8 36,0 42,4 14,2 50,4 7,5

0303 33,8 33,0 33,4 5,2 18,4 2,7

0033 35,1 44,3 39,7 11,5 40,8 6,1

3303 44,2 33,0 38,6 10,4 36,9 4,0

3033 32,5 44,3 38,4 10,2 36,2 3,9

0333 42,7 29,1 35,9 7,7 27,3 3,0

3333 40,1 29,1 34,6 6,4 22,7 1,9

1111 38,2 29,4 33,8 5,6 19,9 5,0

4111 39,8 29,4 34,6 6,4 22,7 3,5

1411 36,6 33,6 35,1 6,9 24,5 3,8

1141 41,1 33,7 37,4 9,2 32,6 5,0

4411 38,2 33,6 35,9 7,7 27,3 3,0

4141 38,5 33,7 36,1 7,9 28,0 3,1

1441 43,6 33,8 38,7 10,5 37,2 4,1

4441 41,0 33,8 37,4 9,2 32,6 2,8

1114 40,0 29,6 34,8 6,6 23,4 2,7

4114 41,6 29,6 35,6 7,4 26,2 2,3

1414 38,8 28,2 33,5 5,3 18,8 1,7

Продолжение таблицы 1.

1 2 3 4 5 6 7

1144 39,5 33,9 36,7 8,5 30,1 2,7

4414 40,5 28,1 34,3 6,1 21,6 1,5

4144 36,9 . 33,9 35,4 7,2 25,5 1,8

1444 42,7 28,3 35,5 7,3 25,9 1,8

4444 39,9 28,3 34,1 5,9 20,9 1,2

2222 39,7 29,5 34,6 6,4 22,7 2,7

5222 39,5 29,5 34,5 6,3 22,3 2,0

2522 38,9 32,1 35,5 7,3 25,9 2,3

2252 42,1 33,1 37,6 9,4 33,3 3,0

5522 38,7 32,1 35,4 7,2 25,5 1,8

5252 38,9 33,1 36,0 7,8 27,7 2,0

2552 43,8 33,0 38,4 10,2 36,2 2,6

5552 40,8 33,0 36,9 8,7 30,9 1,9

2225 40,1 27,7 33,9 5,7 20,2 1,6

5225 40,1 27,7 33,9 5,7 20,2 1,3

2525 39,6 26,6 33,1 4,9 17,4 1,1

2255 40,2 31,4 35,8 7,6 27,0 1,7

5525 39,4 26,6 33,0 4,8 17,0 0,9

5255 37,2 31,4 34,3 6,1 21,6 1,2

2555 42,6 27,4 35,0 6,8 24,1 1,3

5555 39,6 27,4 33,5 5,3 18,8 0,9

НСР05 2,4 1,6 1,5

Эффективным было применение и полного минерального удобрения в 3-кратных дозах, которое дало прибавку по отношению к контролю 10,0 ц/га, или 35,5%. Существенное влияние на урожайность зерна озимой ржи оказала в последействии тройная доза навоза, обеспечившая урожайность зерна 37,2 ц/га, что на 31,9% выше контрольного значения.

Различия в урожайности между вариантами с односторонним внесением навоза (0003) и полным минеральным удобрением (3330) в последействии оказались недостоверными.

Эффект последействия органических удобрений особенно был заметен в условиях засушливого лета 2010 года, что, очевидно, было связано с более активной деятельностью почвенных микроорганизмов, установленной в исследованиях ВНИИА и МГУ, и повышением влажности почвы за счет ранее внесенного органического вещества навоза. Это позволило получить существенный прирост урожая зерна озимой ржи по отношению к контролю - 7,9 ц/га.

Сравнительный анализ урожайности озимой ржи в органоминеральных вариантах с возрастающими дозами навоза и минеральных удобрений показал, что применение двукратных и трехкратных доз (2222, 3333) обеспечивало урожайность культуры в среднем по двум полям 34,6 ц/га, или на 22,7 % выше контроля.

Высокие 4-5 - кратные дозы навоза и минеральных удобрений снижали урожайность озимой ржи, что можно объяснить полеганием посевов, отмеченным в этих вариантах опыта.

В результате регрессионного анализа фактических данных по урожайности озимой ржи были получены следующие уравнения регрессии:

1 поле - У = 34,78+7,42Н°'5-0,28Н+0,36Р°'5,11=0,75 (1)

2 поле - У= 25,92+4,63Р+2,8К+5,78Н0'5 - 4,11(РК)0'5 - 5,61 (РН)0 5,11=0,67 (2) В среднем по двум полям:

У = 28,3- 2,9б№'5+1,28Р+2,46К+4,98Н° 5-2,15(ЫК)°'5-2,56(РН)0,5-1,64 (КН)0-5 0,70 (3),

где У - урожайность озимой ржи, Н, N. Р и К - единичные дозы соответственно навоза, азота, фосфора и калия.

Уравнения регрессии показывают, что на урожайность озимой ржи на поле 1 оказывали влияние в последействии навоз и фосфорные удобрения, на поле 2 - навоз, фосфорные и калийные удобрения.

Согласно расчетным данным, установлена четкая зависимость роста урожайности озимой ржи от возрастающих доз удобрений в последействии навоза (рис. 3), фосфора (рис. 4) и калия (рис. 5).

НО Н1 Н2 НЗ Н4 Н5

Рис. 3. Урожайность озимой ржи в зависимости от последействия возрастающих доз органических удобрений

Так, возрастающие дозы навоза оказывали влияние на последовательное увеличение урожайности озимой ржи как по первому, так и по второму полю. При этом максимальной урожайность зерна была в варианте внесения пятикратных доз навоза.

Рост урожайности зерна озимой ржи с возрастанием доз фосфорных удобрений отчетливо проявился при возделывании ее на поле 2, когда она повышалась с 30,6 ц/га при однократной дозе фосфора до 49,1 ц/га в варианте 5-кратных доз.

С возрастанием доз калия от единичной до 5-кратной урожайность зерна (на поле 2) повышалась с 28,7 до 39,9 ц/га.

Рис. 4. Урожайность озимой ржи в зависимости от последействия возрастающих доз фосфорных удобрений

Рис. 5. Урожайность озимой ржи в зависимости от последействия возрастающих доз калийных удобрений

Анализ урожайных данных озимой ржи за 5-ю ротацию севооборота показал, что в неблагоприятные по метеорологическим условиям годы в формировании зерновой продукции, возделываемой в севообороте, большую роль играют органические удобрения. Внесение подстилочного навоза крупного рогатого скота в ежегодной дозе 9,6 т/га в последействии и поддерживающая азотная подкормка (N45) обеспечивали урожайность зерна озимой ржи 37,2 ц/га, что на 9 ц/га (31,9%) выше контроля без удобрений.

Минеральные калийные удобрения в тройных дозах в последействии по влиянию на урожайность ржи имели преимущество перед навозом, а азотные, фосфорные и полное минеральное удобрение уступали ему.

Органоминеральные системы удобрения в последействии и поддерживающая весенняя подкормка (N45) обеспечивали достоверный рост урожайности озимой ржи. При этом высокий эффект достигается уже при низких дозах удобрений Ы45Р45К45+3,2 т/га навоза. В среднем по двум полям при этом получено 33,8 ц/га зерна, что на 5,6 ц/га (или на 19,9%) выше контроля.

Окупаемость 1 кг питательных веществ удобрений в последействии колебалась от 0,9 до 12,4 кг зерна в зависимости от варианта (табл. 1).

При сравнении последействия (2010-2011 гг.) и действия (данные лаборатории агрохимии органических удобрений за 1981-1983 гт.) различных вариантов удобрения установлено, что органическая система обеспечивала значительно более высокие прибавки урожая озимой ржи в последействии, а минеральная система давала практически одинаковые прибавки - на уровне 34-35,56 % - как в действии, так и в последействии. В вариантах органоминерапьной системы прибавки урожая колебались от 23,4 до 34,9 % в действии и от 18,8 до 22,7 % - в последействии. При этом в обоих случаях более эффективными в органоминеральных системах удобрения были одно-двухкратные дозы.

Качество озимой ржи в зависимости от последействия доз и сочетаний органических и минеральных удобрений

При определении массы 1000 зерен озимой ржи установлена зависимость этого показателя от различных доз и сочетаний органических, азотных, фосфорных и калийных удобрений в последействии, что можно видеть из данных, полученных при возделывании этой культуры на двух полях опыта в пятой ротации зернотравяного севооборота.

В контрольном варианте масса 1000 зерен в зависимости от года колебалась от 26,0 до 27,8 г. В вариантах удобрений в засушливом 2010 г. она изменялась от 27,0 до 31,0 г и в большей мере в 2011 г. - от 23,8 до 32,0 г.

Наименьший показатель натуры зерна озимой ржи в среднем по двум полям был отмечен в варианте с внесением 5-кратной дозы азотных удобрений и 2-кратных доз фосфорных, калийных и органических удобрений (5222) - 674 г/л, максимальный - 758,8 г/л - в варианте 3-кратных доз азота, калия и навоза (3033) при 741,1 г/л на контроле.

При изучении последействия удобрений на содержание сырого белка в зерне озимой ржи было выявлено, что использование навоза (0003) и полного органоминерального удобрения (3333) приводило к понижению данного показателя по сравнению односторонним внесением минеральных удобрений (3330) с 8,15 % до 7,96 % и 7,98%, соответственно (табл.2).

Таблица 2. Содержание белка, Р205, К20 в зерне озимой ржи, в среднем по двум полям, %_

Вариант опыта Сырой белок Р205 К20 Вариант опыта Сырой белок Р205 К20

0000 8,67 0,74 0,66 1114 8,70 0,77 0,65

3000 9,21 0,78 0,63 4114 9,81 0,83 0,66

0300 10,01 0,90 0,75 1414 8,50 0,81 0,64

0030 8,52 0,74 0,67 1144 9,27 0,80 0,72

3300 8,09 0,79 0,71 4414 9,35 0,83 0,70

3030 8,32 0,71 0,65 4144 8,75 0,73 0,64

0330 8,21 0,79 0,67 1444 8,33 0,74 0,62

3330 8,15 0,70 0,58 4444 8,61 0,81 0,62

0003 7,96 0,82 0,75 2222 7,10 0,73 0,59

3003 9,07 0,75 0,65 5222 9,75 0,83 0,64

0303 7,96 0,78 0,63 2522 8,01 0,77 0,61

0033 8,47 0,75 0,70 2252 8,50 0,79 0,66

3303 9,61 0,81 0,64 5522 9,04 0,75 0,67

3033 8,81 0,77 0,65 5252 7,16 0,75 0,60

0333 7,38 0,71 0,66 2552 7,98 0,79 0,63

3333 7,98 0,79 0,69 5552 8,90 0,75 0,59

1111 7,50 0,75 0,61 2225 9,01 0,84 0,68

4111 7,36 0,69 0,57 5225 8,33 0,81 0,74

1411 9,01 0,74 0,63 2525 7,24 0,76 0,80

1141 8,10 0,74 0,63 2255 _j 8,41 0,75 0,61

4411 7,01 0,72 0,60 5525 8,35 0,72 0,63

4141 7,27 0,70 0,62 5255 8,75 0,77 0,63

1441 7,61 0,79 0,64 2555 9,44 0,97 0,71

4441 8,55 0,76 0,71 5555 8,32 0,77 0,65

Последействие органоминеральных систем удобрений в однократных и двукратных дозах на обоих полях слабо влияло на содержание белка в зерне озимой ржи (7,50% и 7,10%, соответственно). Увеличение доз до трехи четырехкратных приводило к увеличению этого показателя до 7,98 -8,61%. Дальнейшее увеличение доз органических и минеральных удобрений уменьшало содержание белка в зерновой продукции (до 8,32 %), что было связано с полеганием стеблестоя.

По результатам корреляционного анализа, между содержанием белка в зерне и урожайностью озимой ржи установлена отрицательная связь (г = -0,54).

Содержание фосфора и калия также во многом зависело от последействия доз и сочетаний органических и минеральных удобрений, а также от погодных условий. Максимальное содержание фосфора и калия в зерне озимой ржи в 2010 году отмечено в варианте с внесением тройной дозы фосфорных удобрений (1,08% и 0,94 соответственно). В 2011 году наибольшее количество фосфора в зерне — 0,73 % было установлено в вариантах 4444, 5555, а калия - в варианте 0003 (0,58 %). Внесение одних калийных удобрений в последействии не оказало значительного влияния на содержание калия в зерне озимой ржи.

Вынос питательных элементов урожаем озимой ржи

Данные в среднем за годы исследований показывают, что применение удобрений в последействии при весенней азотной подкормке в дозе 45 кг д.в^га повышало вынос азота, фосфора и калия зерном озимой ржи по сравнению с контролем во всех вариантах опыта. При анализе систем удобрения: органической (0003), минеральной (3330) и органоминеральной (3333) - хозяйственный вынос зерном соответственно составил: азота 83,9, 77,5 и 77,7 кг/га при 65,3 кг/га на контроле, фосфора (Р2О5) — 51,4,47,1 и 50,5 кг/га при 33,1 кг/га, калия (К20) - 87,0, 81,6 и 98,6 кг/га при 59,0 кг/га на контроле без удобрений. В органоминеральных вариантах опыта с ростом доз удобрений с 2- до 4-кратных отмечалось увеличение выноса зерном азота с

70.2 до 81,6 кг/га, фосфора с 48,2 до 53,2 кг/га и калия с 93,3 до 106 кг/га, и значительное снижение этих показателей при самых высоких 5-кратных дозах удобрений.

На контроле без удобрений вынос азота, фосфора и калия 1 т зерна озимой ржи составил соответственно 23,2, 11,7, 20,9 кг/т. От азотных удобрений (3000) вынос азота несколько повышался и равнялся 25,0 кг/т, от фосфорных (0300) составлял 27,2 кг/т. На таком же уровне находился вынос азота в варианте с четырехкратной дозой фосфорных удобрений и однократными дозами азотных, калийных и органических удобрений (1411)-

27.3 кг/т. Вынос фосфора возрастал от последействия одностороннего внесения фосфорных удобрений с 11,7 до 15,0 кг/т, а также в органоминеральных вариантах. Увеличение выноса калия наблюдалось от одностороннего внесения калийных удобрений (от 20,9 до 27,0 кг/т), а также от навоза до 23,4 кг/т и сочетания калийных удобрений с навозом (0033) до 26,2 кг/т.

В целом, вынос элементов питания основной и побочной продукцией в расчете на 1 т зерна приближался к нормативным показателям для Нечерноземной зоны Европейской части России, составившим: N — 27,2 кг/т, Р2О5 - 9,3 кг/т, К2О — 20,7 кг/т (Методическое руководство..., 2008).

Влияние длительного применения органических и минеральных удобрений на агрохимические свойства почвы

О влиянии органических и минеральных удобрений в различных дозах и сочетаниях при длительном их применении на агрохимические свойства почвы свидетельствуют данные, полученные при анализе почвенных образцов, отобранных в характерных вариантах опыта на первом поле в 2011 г. Результаты показали, что более высокие значения pHkci по отношению к контролю были получены в вариантах с навозом (0003) - 5,1 и органоминеральной системы удобрений в низких дозах (1111) - 5,2. Более заметно подкислялась почва в варианте с минеральными удобрениями (3330) и односторонним внесением азотных удобрений, рН kci равнялся 4,5 и 4,3 соответственно.

Применение удобрений в последействии позволяло поддерживать содержание органического углерода в почве на уровне контроля (1-1,2%), за исключением вариантов 0300 и 5555, где оно составляло 0,9%.

Содержание подвижного фосфора (по Кирсанову) в почве значительно возрастало от применения одних фосфорных удобрений и составляло 194 мг/кг. От внесения фосфора в составе полного органоминерального удобрения содержание Р205 в зависимости от доз повышалось до 211 - 480 мг/кг. Внесение калийных удобрений способствовало увеличению содержания калия в почве.

Содержание нитратного азота в почве определяли в три срока: в мае, июне, августе. Как показали исследования, наибольшее содержание нитратного азота в почве (14,6 мг/кг) было в первый срок определения (в мае) в варианте последействия полного минерального удобрения. Во второй срок и третий сроки, т.е. в июне и августе, оно находилось, в основном, на одном и том же уровне практически во всех вариантах опыта. С ростом доз удобрений в последействии в варианте органоминеральной системы наблюдалась тенденция к снижению содержания нитратного азота в почве. Связь урожайности зерна с содержанием нитратного азота в почве в вариантах возрастающих доз органоминеральных систем в последействии в мае была слабой (г = 0,33), в летний период в июне - августе - сильной (г = 0,82 - 0,84).

Энергетическая и экономическая эффективность последействия органических и минеральных удобрений при возделывании озимой ржи в звене полевого оборота

Затраты совокупной энергии при применении удобрений в последействии в звене севооборота: однолетние травы - озимая рожь составляли в зависимости от варианта от 655 до 24558 МДж/га. Энергия,

рассчитанная по прибавкам урожая культур звена (овса на зеленую массу и зерна озимой ржи), по вариантам опыта колебалась от 6432 до 19880 МДж/га.

Энергетическая эффективность последействия удобрений в звене: однолетние травы - озимая рожь в варианте минеральной системы равнялась 1,8. Такой же энергетический эффект был получен от последействия органической системы. В лучшем варианте органоминеральной системы (1111) этот показатель достигал 2,9, однако с ростом доз он снижался и при 5-кратных дозах составлял 0,8.

Согласно расчету энергетического эффекта при возделывании озимой ржи, полное минеральное удобрение (3330) и одностороннее внесение навоза (0003) в последействии обеспечивали энергетический коэффициент на уровне 2,3 и 2,8 соответственно. Из органоминеральных вариантов наибольший энергетический эффект - 2,2 отмечался при низких дозах удобрений, а наименьший - 0,4 при пятикратных дозах.

Оценка экономической эффективности показала, что при выращивании озимой ржи в звене севооборота условно чистый доход в вариантах минеральной (3330), органической (0003) и органоминеральной системы в низких дозах (1111) составлял соответственно 1530,2020 и 2517 руб./га..

Данные экономической эффективности возделывания озимой ржи в среднем по двум полям, свидетельствуют о целесообразности применения в последействии органоминеральной системы в одно- и двухкратных, где окупаемость 1 руб. затрат составляла 1,4 и 1,5 руб. Окупаемость стоимостью прибавки урожая по органической системе составила 1,3 руб., а по минеральной системе — 2,5 руб.

ВЫВОДЫ

1. Возделывание озимой ржи в пятой ротации зернотравяного севооборота на дерново-подзолистой легкосуглинистой окультуренной почве при последействии длительного систематического применения удобрений и поддерживающей весенней подкормке азотными удобрениями N45 позволяет получать урожайность в среднем по двум полям от 31,1 до 42,4 ц/га, или на 10,3-50,4% выше контроля без удобрений.

2. Полное минеральное удобрение в трехкратных дозах в последействии (вариант 3330) в среднем по двум полям обеспечивало высокую урожайность озимой ржи - 38,2 ц/га, что на 35,5% выше контроля, при окупаемости 1 юг NPK 4,6 кг зерна.

3. Органическая система удобрения в последействии в дозе 9,6 т подстилочного навоза в расчете на 1 га севооборотной площади по урожайности озимой ржи в среднем по двум полям, составляющей 37,2 ц/га, несущественно отличалась от минеральной системы при ежегодных дозах N, Р, и К по 25,5 кг д.в. При этом оплата 1 кг NPK навоза зерном

озимой ржи достигала 7,7 кг, или в 1,7 раза превышала вариант с минеральной системой удобрения.

4. Органоминеральные системы удобрения в последействии при увеличении доз с единичных до 5-кратных давали практически равную урожайность озимой ржи - от 33,5 до 34,6 ц/га. При этом с ростом доз удобрений окупаемость 1 кг№К зерном снижалась с 5,0 до 0,9 кг.

5. В звене севооборота: однолетние травы - озимая рожь эффект последействия раздельного внесения трехкратных доз азотных, фосфорных и калийных удобрений равнялся соответственно 26,6; 22,9 и 13,5%, органических удобрений - 16,1%. При сравнении последействия различных систем удобрения: органической, минеральной и органоминеральной в 3-кратных дозах выявлено преимущество органоминеральной системы, обеспечившей продуктивность звена полевого севооборота 34,3 ц зерновых единиц с 1 га, что на 40% превышало контроль.

6. Удобрения в последействии оказывали большое влияние на качество зерна озимой ржи. Более высокое содержание сырого белка в зерне отмечено при длительном применении калийных и азотных удобрений, а также при использовании органоминеральных систем с высокими дозами азота и навоза. В вариантах органоминеральных систем удобрения содержание белка в зерне колебалось от 7,1% до 8,6% (при 8,6% на контроле). Связь урожайности с содержанием сырого белка в зерне выражалась отрицательном коэффициентом корреляции (г = - 0,54).

7. Масса 1000 зерен озимой ржи в зависимости от года исследований в контрольном варианте колебалась от 26 до 27,8 г. В вариантах удобрений она изменялась от 27 до 31 г в резко засушливом 2010 г. и в еще большей мере - от 23,8 до 32 г в 2011 г. В вариантах возрастающих доз удобрений в органоминеральных системах связь урожайности озимой ржи с массой 1000 зерен в среднем по двум полям выражалась коэффициентом парной линейной корреляции, равным 0,58.

8. Установлена зависимость выноса питательных веществ из почвы урожаем озимой ржи от последействия минеральных и органических удобрений. Применение различных систем удобрения в последействии увеличивало хозяйственный вынос по сравнению с контролем. В органоминеральных вариантах опыта с ростом доз удобрений с 2-кратных до 4-кратных отмечалось увеличение выноса зерном азота с 70,2 до 81,6 кг/га, фосфора с 48,2 до 53,2 кг/га и калия с 93,3 до 106 кг/га и значительное снижение этих показателей при самых высоких 5-кратных дозах удобрений

9. Удобрения в последействии изменяли агрохимические свойства почвы. Органическая система в трехкратных дозах (0003) и органоминеральная система в однократных дозах (1111) в последействии улучшали реакцию среды, увеличивая рНкС1 с 4,6 на контроле до 5,1 и 5,2

соответственно. Во всех исследуемых вариантах удобрений отмечена оптимизация фосфатного и калийного режимов в почве. В вариантах систем удобрений минеральной, органической и органоминерально, за исключением пятикратных доз (5555), достигался бездефицитный баланс гумуса.

10. Расчеты энергетической и экономической эффективности последействия удобрений при возделывании озимой ржи в севообороте показали целесообразность применения органоминеральной системы удобрения в одно- и двухкратных дозах. Энергетические коэффициенты при этом составили соответственно 2,2 и 1,3. Окупаемость 1 руб. затрат стоимостью прибавки урожая 1,5 и 1,4 руб.

11. С учетом агрономической, энергетической и экономической эффективности последействия удобрений при возделывании озимой ржи в севообороте целесообразно применять в последействии органоминеральную систему удобрения в ежегодных дозах Ы25-50Р25-50К25-50 + 3-6 т/га навоза, обеспечивающую при весенней подкормке N45 урожайность зерна на уровне 34-35 ц/га, что на 20-23 % превышает контроль без удобрений. При этом зерно характеризуется высоким качеством по содержанию белка и массе 1000 зерен.

ПРЕДЛОЖЕНИЯ ПРОИЗВОДСТВУ

В условиях западной части Нечерноземья на дерново-подзолистой легкосуглинистой почве для обеспечения устойчивой продуктивности озимой ржи на уровне 3,5 т/га рекомендуется возделывание этой культуры в зернотравяном севообороте при длительном последействии органоминеральной системы удобрений в дозах Ш5-50Р25-50К25-50 + 3-6 т/га навоза в расчете на 1 га севооборотной площади и весенней поддерживающей подкормке N45. Прибавка урожая зерна озимой ржи при этом составляет 20-23%.

Список опубликованных работ по теме диссертации

1. Макшакова О.В. Влияние органических и минеральных удобрений на урожайность озимой ржи и содержание минерального азота в почве // Применение средств химизации для повышения урожайности и качества сельскохозяйственных культур. Материалы 45-й международной научной конференции молодых ученых и специалистов (ВНИИА). М.: ВНИИА, 2011. С. 106-109.

2. Макшакова О.В. Взаимосвязь микробиологических и агрохимических показателей дерново-подзолистой почвы при длительном применении удобрений / Мерзлая Г.Е., Верховцева Н.В., Селиверстова О.М.,

Макшакова О.В., Волошин С.П. // Проблемы агрохимии и экологии. 2012. №2. С. 18-25.

3. Макшакова О.В. Эффективность длительного применения органических и минеральных удобрений на дерново-подзолистой легкосуглинистой почве / Мерзлая Г.Е., Зябкина Г. А., Фомкина Т.П., Козлова A.B., Макшакова О.В., Волошин С.П., Хромова О.Н., Панкратенкова И.В. // Агрохимия. 2012. № 2. С. 37-46.

4. Макшакова О.В. Эффективность навоза и минеральных удобрений при выращивании озимой ржи в Нечерноземной зоне // Эффективность применения средств химизации в современных технологиях возделывания сельскохозяйственных культур. Материалы 46-й международной научной конференции молодых ученых, докторантов, аспирантов и соискателей ученых степеней доктора и кандидата наук (ВНИИА). М.: ВНИИА, 2012. С. 128-130.

5. Макшакова О.В. Последействие длительного применения удобрений / Мерзлая Г.Е., Панкратенкова И.В., Макшакова О.В. // Достижения современной науки сельскохозяйственному производству. Великий Новгород: РАСХН, Новгородский НИИСХ. 2013. С. 137-140.

Работа по изданию выполнена в редакционно-издательском отделе ВНИИА Лицензия на издательскую деятельность JIP 040919 от 07.10.98 Лицензия на полиграфическую деятельность ПЛД № 53-468 от 13.08.99 Подписано в печаггь 20.03.2014 Формат 60x84/16 Бум. писч. бел. Печать офсетная Усл. печ. л. 1,6 Заказ № 3 Тираж 100 экз.

127550, Москва, ул. Прянишникова, 31 А Тел. (499) 976-25-01, e-mail: pl@vniia-pr.ru

Текст научной работыДиссертация по сельскому хозяйству, кандидата сельскохозяйственных наук, Макшакова, Ольга Викторовна, Москва

Государственное научное учреждение Всероссийский научно-исследовательский институт агрохимии

имени Д.Н.Прянишникова

На правах рукописи

04201457686

МАКШАКОВА ОЛЬГА ВИКТОРОВНА

ПОСЛЕДЕЙСТВИЕ ДЛИТЕЛЬНОГО ПРИМЕНЕНИЯ ОРГАНИЧЕСКИХ И МИНЕРАЛЬНЫХ УДОБРЕНИЙ НА УРОЖАЙНОСТЬ И КАЧЕСТВО ОЗИМОЙ РЖИ

Специальность 06.01.04 - агрохимия

ДИССЕРТАЦИЯ на соискание ученой с тепени кандидата сельскохозяйственных наук

Научный руководитель -

доктор сельскохозяйственных наук,

профессор,

заслуженный деятель науки РФ Мерзлая Генриэта Егоровна

Москва 2014

СОДЕРЖАНИЕ

1. ВВЕДЕНИЕ 4

2. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ 7

2.1. Состояние производства зерна в Российской Федерации 7

2.2. Биологические особенности озимой ржи и условия ее выращивания

на дерново-подзолистых почвах 9

2.3. Характеристика озимой ржи сорта Татьяна 17

2.4. Роль предшественников при выращивании озимой ржи 18

2.5. Влияние удобрений на урожайность и качество озимой ржи 21

3. УСЛОВИЯ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ 38

3.1. Схема опыта 38

3.2. Характеристика почвы опытного участка 40

3.3. Методика исследований 40

3.4. Агрометеорологические условия в годы проведения исследований 41

4. ВЛИЯНИЕ ПОСЛЕДЕЙСТВИЯ РАЗЛИЧНЫХ ДОЗ И СОЧЕТАНИЙ ОРГАНИЧЕСКИХ И МИНЕРАЛЬНЫХ УДОБРЕНИЙ НА ПРОДУКТИВНОСТЬ ЗВЕНА СЕВООБОРОТА: ОДНОЛЕТНИЕ ТРАВЫ - ОЗИМАЯ РОЖЬ 44

5. ВЛИЯНИЕ ПОСЛЕДЕЙСТВИЯ ДОЗ И СОЧЕТАНИЙ ОРГАНИЧЕСКИХ И МИНЕРАЛЬНЫХ УДОБРЕНИЙ НА УРОЖАЙНОСТЬ ОЗИМОЙ РЖИ 48

6. КАЧЕСТВО ОЗИМОЙ РЖИ В ЗАВИСИМОСТИ ОТ ПОСЛЕДЕЙСТВИЯ ДОЗ И СОЧЕТАНИЙ ОРГАНИЧЕСКИХ И МИНЕРАЛЬНЫХ УДОБРЕНИЙ 57

6.1. Масса 1000 зерен и натура зерна озимой ржи 57

6.2. Биохимический состав озимой ржи 61

7. ВЫНОС ПИТАТЕЛЬНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ УРОЖАЕМ ОЗИМОЙ РЖИ 69

8. ВЛИЯНИЕ ДЛИТЕЛЬНОГО ПРИМЕННИЯ ОРГАНИЧЕСКИХ И МИНЕРАЛЬНЫХ УДОБРЕНИЙ НА АГРОХИМИЧЕСКИЕ

СВОЙСТВА ПОЧВЫ 72

9. ЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ И ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ ДЛИТЕЛЬНОГО ПРИМЕНЕНИЯ УДОБРЕНИЙ В ПОСЛЕДЕЙСТВИИ ПРИ

ВОЗДЕЛЫВАНИИ ОЗИМОЙ РЖИ 76

9Л. Энергетическая эффективность последействия органических

и минеральных удобрений при возделывании озимой ржи 76 9.2. Экономическая эффективность применения удобрений в последействии в звене севооборота: однолетние травы - озимая рожь

и при возделывании озимой ржи 78

ВЫВОДЫ 81

ПРЕДЛОЖЕНИЕ ПРОИЗВОДСТВУ 83

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 84

ПРИЛОЖЕНИЕ 101

1. ВВЕДЕНИЕ

Актуальность. В условиях Нечерноземья Российской Федерации в повышении урожайности и качества зерновых культур, среди которых одно из важных мест принадлежит озимой ржи, занимающей более 2 млн. га, большое значение имеет научно обоснованное применение удобрений. При этом наиболее эффективно совместное внесение органических и минеральных удобрений, обеспечивающее их пролонгированное воздействие на продуктивность агроценозов (Прянишников Д.Н., 1965, Мамченков И.П., 1966, Минеев В.Г., 1984).

Положение о комплексном применении естественных источников органического вещества с минеральными удобрениями вполне согласуется с парадигмой ФАО (2011 г.) о реализации устойчивой интенсификации растениеводства. В то же время следует принимать во внимание сложившийся в последние годы отрицательный баланс элементов питания в земледелии страны, обусловленный тем, что их вынос из почвы более чем в 3 раза превышает возврат с вносимыми удобрениями. При этом большая часть урожая возделываемых культур производится за счет мобилизации почвенного плодородия, сформированного в годы химизации (Сычев В.Г., 2009, Чекмарев П.А., 2012).

С учетом изложенного актуальны исследования по изучению эффективности последействия ранее систематически применяемых органических и минеральных удобрений под сельскохозяйственные культуры, возделываемые в севооборотах, в том числе и в полевых опытах с использованием факториальных схем (Перегудов В.Н., Иванова Т.И. и др., 1976).

Цель и задачи исследований. Цель исследований заключалась в выявлении на основании длительного стационарного опыта с факториальной схемой эффективных доз и сочетаний органических и минеральных удобрений в последействии, обеспечивающих высокую

урожайность и качество зерна озимой ржи при возделывании ее в западной части Нечерноземья Российской Федерации.

Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:

1. Изучение последействия органических и минеральных удобрений на урожайность озимой ржи, выращиваемой в звене полевого севооборота.

2. Исследование влияния различных доз и сочетаний органических и минеральных удобрений в последействии на качество растительной продукции по содержанию основных питательных веществ, а также по показателям массы 1000 зерен и натуры зерна.

3. Определение агрохимических свойств почвы, содержания минерального азота в почве при последействии различных доз и сочетаний вносимых органических и минеральных удобрений.

4. Изучение влияния последействия органических и минеральных удобрений в различных дозах и сочетаниях на продуктивность звена севооборота: однолетние травы - озимая рожь.

5. Экономическая и энергетическая оценка различных доз и сочетаний органических и минеральных удобрений в последействии при возделывании озимой ржи в звене полевого севооборота.

Научная новизна исследований. В условиях западной части Нечерноземья России изучено влияние органических и минеральных удобрений в широком диапазоне доз и сочетаний после длительного систематического их применения в течение 30 лет (четырех ротаций севооборота) на урожайность и качество зерна озимой ржи, агрохимические свойства дерново-подзолистой легкосуглинистой почвы, окупаемость удобрений зерновой продукцией.

Изучена сравнительная эффективность длительного последействия органической, минеральной и органоминеральной систем удобрения под озимую рожь и установлено преимущество совместного применения навоза и минеральных удобрений. Показано, что для условий западной части Нечерноземья на дерново-подзолистых легкосуглинистых почвах для

обеспечения устойчивой урожайности озимой ржи на уровне 3,5 т/га целесообразно возделывание озимой ржи в зернотравяном севообороте при длительном последействии органоминералы-юй системы с ежегодными дозами минеральных удобрений Ш5-50Р25-50К25-50 + 3-6 т/га навоза при внесении поддерживающей азотной подкормки в дозе 45 кг/га N.

Проведена энергетическая и экономическая оценка применения органических и минеральных удобрений в различных дозах и сочетаниях в последействии при возделывании озимой ржи, на основании которой выявлено преимущество органоминеральой системы в одно-двухкратных дозах навоза и минеральных удобрений.

Практическая значимость работы. При последействии длительного применения удобрений в севообороте под озимую рожь рекомендуется использовать органоминеральную систему в ежегодных дозах Ш5-50Р25-50К25-50 + 3-6 т/га навоза и поддерживающую весеннюю азотную подкормку в дозе N 45, что позволяет увеличить урожайность зерна на 20 - 23% и получать зерновую продукцию высокого качества.

Основные положения, выносимые на защиту:

1. Влияние органических и минеральных удобрений в различных дозах и сочетаниях при длительном их применении на продуктивность звена севооборота: однолетние травы - озимая рожь.

2. Закономерности последействия органических и минеральных удобрений в широком диапазоне доз и сочетаний при поддерживающей азотной подкормке на урожайность озимой ржи.

3. Изменение качества озимой ржи, содержания в зерне основных питательных веществ, сырого белка, показателей массы 1000 зерен, натуры в зависимости от последействия доз и сочетаний органических и минеральных удобрений.

4. Энергетическая и экономическая эффективность различных доз и сочетаний органических и минеральных удобрений в последействии, при возделывании озимой ржи в звене полевого севооборота.

Личный вклад автора. Соискатель принимал непосредственное участие в проведении полевого опыта и аналитических работ. Самостоятельно провел анализ и обобщение экспериментальных данных, а так же их статистическую обработку.

Апробация работы и публикации. Результаты работы докладывались на 45-й и 46-й международных научных конференциях молодых ученых и специалистов, ВНИИА им. Д.Н.Прянишникова (Москва, 2011 г. и 2012 г.), Всероссийской научно-практической конференции, посвященной 25-летию образования Новгородского НИИСХ (Великий Новгород, 2013 г.). По материалам диссертации опубликовано 5 статей, в том числе 2 - в рецензируемых журналах, рекомендованных ВАК РФ.

2. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ 2.1. Состояние производства зерна в Российской Федерации

Продовольственная безопасность - сложная и многоаспектная проблема, характеризующая такое состояние экономики страны, при котором удовлетворяются потребности населения в продуктах питания независимо от внешних и внутренних условий и без уменьшения продовольственного резерва страны. По Доктрине продовольственной безопасности Российской Федерации для обеспечения продовольственной независимости удельный вес отечественного производства зерна в общем объеме его потребления в течение года должен составлять не менее 95% (Закревский В.В., 2004).

Зерновое хозяйство - стратегическая область экономики. Уровень его развития - своеобразный индикатор экономического благополучия государства. (Кислов A.B., Каракулев В.В., 2006) В современных условиях 40% агропромышленного производства связано с использованием зерновых ресурсов. Доля зерна составляет около 30% стоимости валовой и больше половины товарной продукции, а также почти 1/3 кормов для животноводства. На зерновое хозяйство приходится 1/5 всех затрат сельскохозяйственного производства и больше 60-90% его прибыли. С 2002

года Россия входит в пятерку крупнейших стран - экспортеров зерна. В 2007 году экспорт хлебных злаков составлял 16673 тыс. т (Ушачев И., 2010).

В рацион питания россиян традиционно входят зерновые злаки. Они дают практически все необходимые элементы для поддержания нормальной жизнедеятельности (в суточной калорийности хлебные продукты составляют около 40%).

Однако в настоящее время в России резко сокращаются объемы химизации земледелия, что приводит к резкому снижению плодородия почв. В последние годы выведены из сельскохозяйственного оборота миллионы гектаров земли (Концепция..., 2005, Сычев В.Г., Лунев М.Н., Павлихина A.B., 2012). Посевные площади сельскохозяйственных культур в хозяйствах всех категорий за 1990-2009 гг. сократились с 117705 до 77805 тыс. га. По данным Д.М. Хомякова (2011), посевы зерновых с 2001 по 2010 гг. уменьшились до 45,0 млн. га (в 1970 г. они составляли 75 млн. га, а в 2000 -50 млн. га). Посевы озимой ржи сократились с 7989 до 2142 тыс. га.

Валовой сбор зерна в среднем за 2006-2009 гг. составил 91,2 млн. т, а за 2009-2010 гг. - 85,2 млн. т. Среди зерновых наибольшее снижение наблюдается в производстве ржи - на 73,8% и ячменя - на 34,2%. Но за этот же период возросла урожайность практически всех сельскохозяйственных культур, особенно риса и яровой пшеницы. Урожайность зерновых за период 2001-2005 гг. составила 17,6 ц/га, в 2006-2010 гг. - максимально 18,9 ц/га, а в среднем за последние 10 лет - 18,63 ц/га. Средний урожай озимых зерновых в 1970-2000 гг. составил 13,9 ц/га. Урожайность озимой ржи в 2009 г. составила 20,7 ц /га, тогда как в 1995 г.- 13,2 ц/га.

Объемы вносимых под культуры минеральных удобрений за данный период сократились на 9,9 млн. т, а органических - с 389,5 до 53,7 млн. т. Удельный вес удобренных площадей в 2009 г. составил 45% против 66 % в 1990 г., удельный вес площадей, удобренных органическими удобрениями, в 2009 г. практически достиг уровня 1990 г. - 7% против 7,4% (Сельское хозяйство ...,2010).

2.2. Биологические особенности озимой ржи и условия ее выращивания на дерново-нодзолистых почвах

Рожь - универсальное растение, которое используется в пищевых, кормовых и технических целях. В зерне озимой ржи содержится большое количество лизина и некоторых других незаменимых аминокислот, минеральных солей, ненасыщенных жирных кислот, фосфора, витаминов (Bi,B2, Е, РР) и многих микроэлементов (Саранин К.И., Беляков И.И., 1986).

Рожь (Seeale L.) является родом травянистых растений и охватывает сравнительно небольшое число видов. Число хромосом является одинаковым во всех видах.

Растение перекрестноопыляющееся. Возделываемые сорта ржи относятся к одной разновидности - Seeale cereale var. vulgare. Разделяют шесть эколого-географических групп: северную русскую, западноевропейскую, степную, западносибирскую лесостепную, восточносибирскую лесостепную и дальневосточную приморскую. Основой для эколого-географической группировки стала дифференциация сортов по биологическим и морфологическим особенностям, возникшая в результате длительного возделывания культуры в различных климатических и почвенных условиях.

Рожь имеет мочковатый корень, полый, узловатый (3-5 узлов) стебель. Лист состоит из влагалища и узкой длинной ланцетовидной пластинки. Соцветие ржи - колос. Колосок двухцветковый, довольно часто имеется зачаток третьего цветка. Цветок ржи состоит из завязи с перистым двухлопастным рыльцем, трех тычинок и цветочных чешуй, из которых наружная вытянута в ость. Зерновка продолговатая с глубокой бороздкой, сжата с боков.

Развитие растений ржи складывается из отдельных фаз: прорастание семян, всходы, кущение, выход в трубку, колошение, цветение, созревание. Прорастание семян начинается с набухания, связанного с увеличением зерна в объеме и поглощением воды. Данная культура поглощает около 55% воды

от массы абсолютно сухого зерна. Семена могут прорастать при низкой температуре почвы (1-2°С), но наиболее благоприятной температурой для прорастания ржи является 15-20°С. Первым появляется зародышевый корешок, у ржи их обычно образуется четыре. После появления корешка и разрыва оболочки в рост трогается зародышевый, или первичный стеблевой побег.

Проросток ржи увеличивается за счет запасных питательных веществ эндосперма. Стеблевой побег покрыт сверху колеоптиле. При выходе на поверхность рост колпачка прекращается и заложенный внутри его лист трогается наружу. При благоприятных условиях рожь всходит через 5-6 дней после посева. Посев на глубину 3 см наилучшим образом соответствует биологии озимой ржи. В связи с наличием антоциана всходы ржи в начале их появления окрашены в красно-фиолетовый цвет. Посев семян необходимо производить в оптимальные сроки в хорошо подготовленную почву.

Кущение - важный биологический процесс. В этой фазе развития растения закладываются органы, в дальнейшем определяющие урожай. Кущение озимой ржи начинается, когда развертывается четвертый лист. В это время появляется первый боковой побег из почки в пазухе первого зародышевого листа. После возникают побеги из почек в пазухах следующих зародышевых листьев. Одновременно с этим развиваются новые узловые корни. Каждый побег имеет свои корни. Таким образом, узел кущения -важный орган, в котором заложены все части будущего растения. Если в результате неблагоприятных условий и повреждения насекомыми узел кущеиия погибает, то гибнет все растение. Степень кущения зависит от условий почвенного питания, температуры окружающей среды, влажности почвы, норм высева и т.д. При благоприятных условиях фаза кущения продолжается 35-37 дней.

Ранней весной, когда температуры воздуха установится на уровне 5°С растения озимой ржи трогаются в рост. Фазой выхода в трубку считается время, когда верхний стеблевой узел поднимается на 1-2 см над

поверхностью почвы и легко прощупывается внутри листовой пластины. После выхода в трубку начинается интенсивный рост, особенно быстро развиваются листья и стебли растения, вследствие чего недостаток питательных элементов и влаги может отрицательно подействовать на дальнейшее развитие и последующее формирование урожая озимой ржи.

Фаза колошения - это выдвижение колоса из влагалищ листьев. Время колошения культуры - момент появления половины колоса. В период выход в трубку - колошение происходит энергичное формирование главнейших органов зерновых злаков. Недостаток влаги во время прохождения растением фазы колошения может снизить урожай. Благоприятными условиями для прохождения данной фазы растениями является достаточная влажность и температура воздуха 15-17°С. Средняя продолжительность этапа колошения составляет 40-50 дней после весеннего пробуждения растений.

Фазы колошения и цветения у ржи более растянуты, чем у пшеницы. Культура зацветает обычно через 10-12 дней после колошения. Цветение продолжается 10-15 дней. Цветки у ржи обоеполые. Цветение каждого цветка продолжается 12-25 минут. Один колос цветет 7-9 дней, цветение колоса начинается со средней его части. У растения выделяют два максимума цветения - утренний и дневной. Обильность опыления зависит от погодных условий. Наиболее благоприятна теплая погода с нормальной влажностью воздуха. При жаркой погоде пыльца теряет жизнеспособность, быстро высыхая, таким образом развивается череззерница.

После оплодотворения сем�