Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

ПРОДУКТИВНОСТЬ ПОЛЕВОГО СЕВООБОРОТА НА ТЁМНО-СЕРОЙ ЛЕСНОЙ ПОЧВЕ ЯРОСЛАВСКОЙ ОБЛАСТИ ПРИ РАЗНЫХ СИСТЕМАХ УДОБРЕНИЯ

ВАК РФ 06.01.04, Агрохимия

Автореферат диссертации по теме "ПРОДУКТИВНОСТЬ ПОЛЕВОГО СЕВООБОРОТА НА ТЁМНО-СЕРОЙ ЛЕСНОЙ ПОЧВЕ ЯРОСЛАВСКОЙ ОБЛАСТИ ПРИ РАЗНЫХ СИСТЕМАХ УДОБРЕНИЯ"

ПРОДУКТИВНОСТЬ ПОЛЕВОГО СЕВООБОРОТА НА ТЁМНО-СЕРОЙ ЛЕСНОЙ ПОЧВЕ ЯРОСЛАВСКОЙ ОБЛАСТИ ПРИ РАЗНЫХ СИСТЕМАХ УДОБРЕНИЯ

■ т Специальность 06.01.04 - агрохимия

Автореферат диссертации на соискание учёной степени кандидата сельскохозяйственных наук

МОСКВА-2006

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

Научный ру ководитель:

доктор сельскохозяйственных наук, профессор В А ДЕМИН

Официальные оппоненты:

доктор сельскохозяйственных наук, профессор Л М ДЕРЖАВИН,

кандидат сельскохозяйственных наук, ведущий научный сотрудник В Н

ОСИПОВ

Ведущая организация — Научно-исследоватетьский институт сельского хозяйства Центральных районов Нечерноземной зоны

Защита диссертации состоится «2. А> иСвНТ" 2006 г в часов на заседании диссертационного совета Д 220 043 02 при Российском государственном аграрном университете - МСХА имени К А Тимирязева

Адрес 127550, Москва, Тимирязевская ух, 49 Ученый совет РГАУ-МСХА имени К А. Тимирязева

С диссертацией можно ознакомиться в ЦНБ РГАУ-МСХА имени К А Тимирязева

Автореферат разослан « //Р » 2006 г.

Ученый секретарь диссертационного совета

Говорина

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. В настоящее время основным требованием к системе удобрения сельскохозяйственных культур должно быть повышение окупаемости минеральных удобрений, снижение затрат на их применение и эффективное регулирование почвенного плодородия. В данной работе нами описывается метод дифференцированного нормативного баланса для расчёта доз удобрений на различные уровни планируемой урожайности, который имеет некоторые преимущества. В предлагаемом методе учитывается обеспеченность хозяйств удобрениями и различная величина ожидаемой прибавки урожая, наглядно отражается изменение агрохимических показателей почвы при её длительном применении, благодаря чему возможно их целенаправленное регулирование.

Тёмно-серая лесная почва Владимирского ополья, обладающая высоким потенциальным плодородием, практически не изучена в длительных стационарных опытах. В связи с этим изучение действия разных систем удобрения, рассчитанных методом дифференцированного нормативного баланса, на продуктивность типичного для данной зоны севооборота и плодородие почвы является актуальным как в теоретическом, так и в практическом плане.

Цель и задачи исследований. Цель проведения исследований в полевом опыте состоит в комплексном обосновании разных норм элементов питания для хозяйств Центрального района России, имеющих на сегодня различный уровень обеспеченности минеральными и органическими удобрениями. Нормы внесения элементов питания рассчитаны методом дифференцированного нормативного баланса (по В.А. Дёмину, 1981) на 3 уровня планируемой урожайности сельскохозяйственных культур в 8-польном полевом севообороте. Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:

1) определить влияние разных уровней насыщенности севооборота удобрениями на урожайность сельскохозяйственных культур;

2) установить возможность получения разных уровней планируемой урожайности сельскохозяйственных культур в севообороте, используя расчётный метод дифференцированного нормативного баланса;

3) изучить изменение основных показателей качества получаемой продукции в зависимости от возрастающих норм удобрений;

4) установить величину выноса питательных веществ единицей урожая и коэффициенты их использования из удобрений и почвы;

5) определить баланс питательных веществ при разных системах удобрения и их влияние на изменение основных агрохимических показателей почвы;

6) дать экономическую оценку эффективности изучаемых систем

удобрения.

РГАУ-МСХА имени К. А. Тимирязева ЦНБ имени Н.И. Железнова I " ры

Объект исследований. 8-польный полевой севооборот, расположенный на опытном поле учхоза «Дружба» на темно-серой лесной почве Владимирского ополья и представленный следующим чередованием культур ячмень с подсевом многолетних трав - многолетние травы 1-го года пользования - многолетние травы 2-го года пользования - озимая пшеница -картофель — овес - однолетние травы - озимая рожь

Научная новизна заключается в использовании метода дифференцированного баланса для расчета доз удобрений на разные уровни планируемой урожайности на малоизученных в длительных стационарных опытах темно-серых лесных почвах В работе показаны возможности получения высокой продуктивности типичного 8-польного полевого севооборота с хорошим качеством продукции при разных системах удобрения, рассчитанных методом дифференцированного нормативного баланса, приведены вынос питательных элементов с единицей урожая, коэффициенты их использования из почвы и удобрений и баланс в севообороте в конкретных почвенно-климатических условиях при различной насыщенности удобрениями Длительность проведения опыта позволила показать изменение агрохимических показателей пахотного слоя почвы за 20 лет в зависимости от системы удобрения и определить нормативы затрат питательных веществ на изменение содержания питательных этементов для темно-серой лесной почвы Владимирского ополья Рассчитана экономическая эффективность изучаемых систем удобрения

Практическая значимость. Результаты проведенных исследований, а также сам метод дифференцированного нормативного баланса для расчета доз удобрений, рекомендуются дтя хозяйств Центрального района Нечерноземной зоны России Для регулирования почвенного плодородия предлагается использовать нормативы затрат питатетьных вешеств, представленные в диссертации

Апробация работы. Материалы исследований ежегодно докладывались на заседаниях кафедры агрономической и биологической химии РГАУ-МСХА имени К А Тимирязева в 2003-2004 годах

Производственная проверка результатов исследований проведена в ус товиях Ярославской области

Объём работы. Диссертация состоит из введения, 7 раздетов обзора литературы, 6 раздетов экспериментальной части, выводов, предложений производству, списка литературы (219 наименований, в том числе 18 иностранных), приложений (23 таблицы) Основная часть изложена на 163 страницах компьютерного текста, содержит 29 таблиц и 13 рисунков

Место, условия проведения опыта и методика исследований. Исследования проводились в полевом стационарном опыте в 2002-2005 годах на опытном ноле учхоза «Дружба» Переславского района Ярославской области кафедры агрохимии РГАУ - МСХА им К А Тимирязева на темно-серой лесной почве Владимирского ополья Перед закладкой опыта в 1986 году почва

имела следующие характеристики пахотного слоя (0-20 см): содержание гумуса - 4,2 % (по Тюрину), гидролитическая кислотность - 2,12 мг-экв/100 г почвы, сумма поглощённых оснований - 20,6 мг-экв/100 г почвы, степень насыщенности почвы основаниями — 91%, среднее содержание подвижных форм фосфора (по Кирсанову - 9,2 мг/100 г почвы) и высокое калия (по Кирсанову - 21,5 мг/100 г почвы).

Опыт развернут в пространстве и во времени всеми полями севооборота, имеет 6 вариантов в 4-х кратной повторности: 1) контроль — без внесения удобрений; 2) минеральные удобрения (15Ш5Р21К, всего 61 кг д.в. на 1 га) на первый уровень урожайности; 3) минеральные удобрения и навоз (22Ы39Р8К + 10 т навоза в среднем на 1 га, всего 179 кг д.в.) на второй уровень урожайности; 4) минеральные удобрения и навоз (53Ы64Р14К + 10 т навоза в среднем на 1 га, всего 241 кг д.в.) на 3-й уровень урожайности; 5А) минеральные удобрения (93№4Р64К, всего 241 кг д.в. на 1 га) на 3-й уровень урожайности; 5Б) минеральные удобрения (93Ы84Р, всего 177 кг д.в. на 1 га) на 3-й уровень урожайности. Общая площадь делянки — 378 м2 (10,8 х 35 м).

Дозы удобрений на планируемую урожайность рассчитаны методом дифференцированного нормативного баланса (по В .А. Демину, 1981) с учетом планируемой прибавки урожая. При проведении расчетов учитывались: хозяйственный вынос питательных веществ основной и побочной продукцией, действие и последействие минеральных, органических удобрений и азота пожнивно-корневых остатков бобовых культур с использованием коэффициентов распределения элементов питания не более чем за 3 года.

Планируемые уровни урожайности культур без удобрений были откорректированы в 1989 году, исходя из полученных в 1986-1988 годах результатов), а применяемые ранее дозы удобрений - в 1992 году после проявления полного последействия от удобрений и бобовых предшественников (табл. 1).

Из минеральных удобрений в опыте применяли аммиачную селитру, двойной гранулированный суперфосфат и хлористый калий. Навоз вносили под картофель (50 т/га) и озимую рожь (30 т/га), что в среднем составило 10 т на 1 га севооборота. В навозе содержалось в среднем N - 0,4% (0,37-0,41), Р203 -0,2% (0,19-0,22) и К20 - 0,5% (0,48-0,51) на сырую массу.. Фосфорные, калийные удобрения и навоз вносили под культуры ярового клина под зяблевую вспашку, а азотные удобрения — весной под культивацию. Под озимые зерновые культуры 7} часть азота от общей нормы вносили осенью под плуг, а % давали в ранневесеннюю подкормку.

При возделывании культур использовали технологии, применяемые в данной зоне. Для посева использовали семена, обработанные фундазолом (2,0 кг/т). Других средств химической защиты растений в 2002-2005 годах не применялось по причине их отсутствия в хозяйстве.

Таблица 1

Нормы минеральных удобрений под культуры севооборота в 2002-2005 годах, кг/гад в _

Вариант 2 Вариант 3 Вариант 4 Вариант 5 А(5Б*)

Культура Z О м с. С и. Z Q Г-1 а. W £ Z •ч О bd Z о ^(Ч С

Ячмень 35 75 65 20 130 - 20 155 40 70 175 1 70

1 Мн травы 1 - - - 20 - - 30 - - 55 - -

Мн травы 2 25 - - 60 - - 90 - - 90 - -

Оз пшеница 60 25 30 130 60 60 180 70 60 180 70

Картофель | - 20 35 - - - 50 - - 1 130 65 200

Овес - - - - 25 65 - 105 90 50

Одн травы 35 45 140 20 50 - 55 55 95 65 -

Озимая рожь 25 - 25 - " 95 55 - i 140 95 120

В среднем по севообороту 15 25 21 22 39 » 53 64 14 93 84 64

Всего ЫРК 61 69 131 2 41(177)

* - на варианте 5Б дозы азотных и фосфорных удобрений эквиваленты их дозам на варианте 5А, калийные удобрения не вносятся

Учет урожая проводили сплошным методом Урожай зерна приводили к стандартной влажности - 14% Урожай соломы зерновых культур и ботанический состав смесей многолетних и однолетних трав определяли по пробному снопу и пересчитывали на \ 6%-влажность Соотношение клубней и ботвы картофеля определяли по смешанному образцу, отобранному из 10 кустов Отбор, подготовку, химические и технологические анализы растительных и почвенных образцов проводили общепринятыми методами в соответствии с ГОСТом

Математическая достоверность полученных результатов определена методом дисперсионного анализа на IBM PC с помощью программы STRAZ

Годы проведения эксперимента (2002-2005 гг) сильно отличались по агрометеорологическим устовиям друг от друга и от средних многолетних данных, что сказалось на продуктивности севооборота

Погодные условия 2002 года оказались крайне неблагоприятными для возделывания сельскохозяйственных культур. Средняя месячная температура воздуха в течение всего вегетационного периода была выше климатической нормы на 1-2 °С, а в июле на 4,5 °С Количество осадков в июне было ниже средних многолетних данных на 20 мм, а в течение остального периода вегетации растений количество осадков было в 3 раза меньше среднего многолетнего их количества Все это негативно сказалось на урожайности культур, особенно картофеля

В 2003 году бтагодаря хорошим погодным условиям в мае удалось вовремя провести посев зерновых кутьтур и трав и посадку картофеля и получить

дружные всходы. Однако низкая температура воздуха в июне (на 3,5 °С ниже средних многолетних данных) и избыточное количество осадков в августе-сентябре (в 2 раза выше нормы) отрицательно сказались на урожайности зерновых культур и картофеля. Избыток осадков во второй половине вегетационного периода также помешал своевременной уборке и не позволил провести посев озимых культур.

В 2004 году избыточная влажность почвы и низкая температура воздуха во второй декаде мая (на 3,5 °С ниже нормы) не позволили своевременно провести необходимые агротехнические мероприятия, посев и посадку, что негативно отразилось на будущей урожайности. Большое количество осадков в июне-июле (на 101 мм больше средних многолетних данных) также помешало нормальному развитию растений и привело к развитию болезней (фитофтора картофеля, ржавчина овса).

Поздняя весна 2005 года и избыточное количество осадков в мае не позволили провести своевременные посев и посадку картофеля. Однако, тёплые июнь и июль (среднемесячная температура воздуха на уровне средних многолетних данных) с достаточным количеством осадков (несколько выше нормы), а также хорошие погодные условия в августе и первой декаде сентября (температура воздуха на 2,0-3,0 °С выше средних многолетних данных и небольшое количество осадков) способствовали получению близких к запланированным урожаев всех культур севооборота.

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

Продуктивность полевого севооборота при различных системах удобрения. Основным показателем эффективности применяемых нами систем удобрения, рассчитанных методом дифференцированного нормативного баланса, является урожайность возделываемых в севообороте полевых культур (табл. 2).

По большинству культур средняя фактическая урожайность за 2002-2005 годы близка к средней многолетней урожайности (1986-2005 гг.), но несколько ниже планируемой, что связано с неблагоприятными погодными условиями вегетационных периодов в 2002-2004 годах, а также с невысоким уровнем агротехники в хозяйстве. По всем культурам севооборота практически на всех вариантах с возрастанием доз вносимых удобрений получены достоверные прибавки урожая.

Внесение минеральных удобрений на первый уровень урожайности (15Ы25Р21К, всего 61 кг д.в. на 1 га севооборота) обеспечивало в среднем за 2002-2004 годы прибавку урожая зерна ячменя в 0,5 т/га, сена многолетних трав 1-го и 2-го годов пользования — 0,9 и 0,8 т/га соответственно, зерна озимой пшеницы — 0,5 т/га, клубней картофеля — 4,4 т/га, зерна овса - 0,6 т/га, зелёной массы однолетних трав - 4,7 т/га, зерна озимой ржи - 0,3 т/га.

Урожайность ' Культура Т. культур севооборота за годы исследований, т/га Вариант 1блица 2 НСР,к

1 2 3 4 5А 5Б

Ячмень |" 1 | ^ ^ 2,2(3,0) 2.4 5,1(5,5) 6.5 5,2(5,5) 5.8 2.7(3.5) 2.9 2,9(3,5) 3,1 2,9(3,5) 2,9** 2,7(3,5) 2,8** 01 0.2

Мн травы 1 гп 4,2(5,0) 50 6,1(7,0) 6,8 6,9(8,0) 7,7 7,0(8,0) 7.2 6,9(8,0) 7.1 0д5 0.4

Мн травы 2 гп 4,4(4,5) 5,0 6,4(7,0) 7.0 7,2(8,0) 78 7.3(8.0) 7,4 7.0(8.0) 7.2 М 0.4

Озимая пшеница 2,2(2,5) 2.3 2,7(3.5) 3.7(4.5) 3.0 4,0 4.5(5.0) 4,5 4,1(5,0) 4,3 4.2(5.0) 4,4 0,5 0,2

Картофель 10.7(16) 15.1(22) 14,6 ! 20.3 21,1(30) 26,4 23,6(35)' 22,2(35) 30,2 26.9 19.8(35) 24.9 М 1,8

Овес Одн травы 2.0(2.5) I 2.6(3.0) 2 2 2 8 3,5(4,5) 3.7 3,9(5.0) 4.1 3.9(5.0) 4,0 3,7(5,0) 3,8 02

14,7(17) 15.7 19,4(25) 21,2 26,0 28,8(35) 29,6 29.2(35) 28.2 28(35) 27,3 М 1.5

Озимая рожь 2,3(2,5) 2,4 2,6(3,0) 2.7 3.1(4.0) 1 3.8(5.0) 1 1,5(5,0) 4,1 ' 4,5 . 4,4 3,5(5,0) 4,4 м 0.2

* - над чертой - средняя \рожайность за 2002-2005 гг, под чертой - за 1986-2005гг в скобках - планируемая урожайность

** - месь и далее средние многоадтние данные по вариантам 5А и 5Б приведены с 1998 года Применение навозно-минеральных систем удобрения на второй (22М39Р8К + 10 т навоза в среднем на 1 га, всего 179 кг д в) и третий (53Ы64Р14К + 10 т навоза в среднем на 1 га, всего 241 кг д в) уровни урожайности по сравнению с конгрольным вариантом давало прибавку урожайности ячменя - 1,0 и 1,2 т/га соответственно, многолетних трав 1-го г п - 1,9 и 2,7 т/га, многолетних трав 2-го г п - 2,0 и 2,8 т/га, озимой пшеницы - 1,5 и 2,2 т/га, картофеля - 10,4 и 12,9 т/га, овса - 1,5 и 1,9 т/га, однолетних трав -8,3 и 14,1 т/га, озимой ржи - 0,8 и 1,5 т/га

При использовании одних минеральных удобрений в дозах, эквивалентных по количеству питательных веществ второму уровню навозно-минеральной системы удобрения (93Ы84Р64К, всего 241 кг д в на I га), достоверного изменения прибавки урожайности в среднем за 2002-2005 годы не происходило При исключении калийных удобрений при высоких дозах азотных и фосфорных (93Ы84Р, всего 177 кг д в на 1 га) при невысокой продуктивности культур севооборота достоверного снижения урожайности не происходило, что связано с высоким содержанием подвижного калия в почве, однако с приближением в отдельные годы фактической урожайности картофеля, однолетних трав, ячменя к планируемой прибавка урожайности на варианте 5Б достоверно ниже, чем на варианте 5А

В большинстве литературных источников говорится о снижении доли бобового компонента и увеличении доли злакового в смешанных посевах трав

при возрастании доз азотных удобрений. По данным, полученным в нашем опыте (табл. 3), видно, что в среднем за 2002-2004 годы с возрастанием доз вносимых удобрений практически не происходит снижения доли бобового компонента в многолетних травах 1-го и 2-го года пользования, а также в однолетних травах. Хотя дозы азотных удобрений возрастают до 55 кг/га по д.в. на четвёртом и пятом вариантах под травы 1-го года пользования и до 90 кг/га под травы 2-го года пользования, однако сбалансированность доз азотных удобрений с соответствующими дозами фосфорных и калийных позволила получить урожай многолетних и однолетних бобово-злаковых трав с высокой долей бобового компонента, что говорит о научной обоснованности и рациональности предлагаемых систем удобрения.

Таблица 3

Ботанический состав многолетних и однолетних трав за 2002-2005 годы, %

Год Бобовые Злаковые

Вариант Вариант

1 2 3 4 5А 5Б 1 2 3 4 5А 5Б

Мн. травы 1 г.п. 74 75 73 70 70 69 27 25 27 30 30 31

Мн. травы 2 г.п. 41 42 40 41 38 38 59 58 61 59 62 62

Одн. травы 48 51 50 52 55 52 52 50 51 48 46 48

С возрастанием доз удобрений увеличивалась не только урожайность картофеля, но и изменялся фракционный состав клубней (табл. 4). Применение удобрений повышало долю крупных фракций в урожае. В среднем за 2002-2005 годы содержание фракции клубней массой более 50 г увеличивалось с 64 % на контроле до 84 % на вариантах с максимальными дозами удобрений. На варианте 5Б содержание крупных фракций (особенно более 80 г) несколько ниже, чем на вариантах 4 и 5А.

Таблица 4

Фракционный состав клубней картофеля в среднем за 2002-2005 годы, %

Фракция Вариант

1 2 3 4 5А 5Б

Менее 30 г 13 10 7 5 7 8

30-50 г 23 17 14 10 9 13

50-80 г 33 - 32 29 27 30 34

80-100 г 20 24 27 29 32 27

Более 100 г 11 16 23 28 22 18

Клубни более 50 г 64 72 79 84 84 79

Важным показателем действенности любого метода расчёта доз удобрений является сходимость фактической и планируемой урожайности (рис. 1). Несмотря на неблагоприятные метеорологические условия 2002-2004 года и существенные различия между фактической урожайностью и планируемой в эти годы, их средняя сходимость по большинству культур оказалась на уровне

80-85 %, за исключением картофеля, что ненамного ниже, чем в период с 1986 по 2001 год, где этот показатечь составлял 85-90 % При этом с увеличением доз удобрений сходимость практически не снижалась

I гп 2гп пшеница рожь

Культура

□ Вариант! ■ Вариант2 □ Вариант3 □ Вариант4 ШВариант5А □ Вариант 5Б1

Рис 1 Средняя сходимость фактической и планируемой урожайности в 20022005 годах, %

Урожайность побочной продукции с насыщением севооборота удобрениями возрастала пропорционально урожайности основной продукции, их соотношение при этом практически не изменялось Применяемые нами системы удобрения оказали влияние на многие показатели структуры урожая культур севооборота Происходило увеличение общей и продуктивной кустистости озимых и яровых зерновых культур, что оказало влияние на урожайность как основной, так и побочной продукции Урожай зерна возрастал также за счет увеличения числа зерен в колосе на 18-43 % на четвертом и пятом вариантах и массы 1000 семян На урожайность соломы оказало влияние также увеличение высоты растений на 22-29 % на вариантах с максимальной дозой удобрений Какой-либо определенной тенденции в изменении густоты стояния зерновых, а также числа растений однолетних и многолетних трав и картофетя на единицу площади не наблюдалось

Средняя продуктивность контрольного варианта опыта за 2002-2005 годы составила 2,8 т к е /га, что ненамного ниже, чем за предыдущий период проведения исследований (табл 5) Внесение одних минеральных удобрений на первый уровень планируемой урожайности обеспечило прибавку продуктивности 0,8 т к е 'га Совместное применение органических и минеральных удобрений на второй уровень планируемой урожайности увеличило полученную прибавку продуктивности до 1,7 т к е/га по сравнению

с контролем. Дальнейшее увеличение доз вносимых удобрений - минеральные удобрения и навоз на 3-й уровень урожайности на четвёртом варианте и минеральные удобрения на 3-й уровень урожайности на варианте 5А -позволило дополнительно получить 2,5 и 2,2 т к.е./га соответственно. На варианте 5Б, эквивалентного по количеству азота и фосфора варианту 5А, но без применения калия, прибавка продуктивности составила 2,1 т к.еУга, т.е. отсутствие калийных удобрений не сказалось на средней продуктивности севооборота в 2002-2005 годах.

Средняя продуктивность севооборота в 2002-2005 годах в связи с неблагоприятными погодными условиями вегетационных периодов 2002-2004 годов ниже, чем в предыдущие годы (1986-2001), на 0,3-1,1 т к.е./га. Однако, прибавка продуктивности на втором-четвёртом вариантах ниже всего на 0,1-0,2 т к.е./га, и только на пятом варианте она ниже на 0,7-0,8 т к.е./га.

Таблица 5

Продуктивность севооборота и окупаемость удобрений за годы исследований

Показатель Период Вариант

1 2 3 4 5А 5Б

Продуктивность, т к.е. на 1 га 1986-2001 3,1 4,1 5,0 5,7 6,1 5,9

2002-2005 2,8 3,6 4,5 5,3 5,0 4,9

1986-2005 3,0 4,0 4,9 5,6 5,6 5,4

Прибавка продуктивности от удобрений, т к.е. на 1га 1986-2001 1,0 1,9 2,6 3,0 2,8

2002-2005 - 0,8 1,7 2,5 2,2 2,1

1986-2005 - 0,9 1,9 2,6 2,5 2,4

Внесено кг д.в. удобрений на 1 га 1986-2001 - 80 205 274 241 177

2002-2005 - 61 179 241 241 177

1986-2005 - 76 199 267 241 177

Окупаемость 1 кг д.в. удобрений, к.е. 1986-2001 - 12 10 10 13 16

2002-2005 - 13 10 10 9 12

1986-2005 - 12 10 10 10 14

Окупаемость удобрений кормовыми единицами при использовании изучаемых нами систем удобрения довольно стабильна. Она практически не снижается с увеличением доз вносимых удобрений.

Сохранение высокой урожайности в течение 20 лет проведения эксперимента на контрольном варианте опыта говорит о высоком потенциальном плодородии исследуемых тёмно-серых лесных почв. При хорошей организации труда и качественной агротехнике хозяйства могут получать неплохие урожаи в течение довольно длительного времени без использования удобрений, но применение сбалансированной системы удобрения на этих почвах высокоэффективно.

Исходя из того, что с насыщением севооборота удобрениями значительного снижения прибавки продуктивности севооборота и окупаемости удобрений не происходит, следует предположить, что при необходимости

возможно некоторое увстичение применяемых доз удобрений с сохранением рентабельности их применения

Влияние возрастающих доз удобрений на качество продукции. Внесение органических и минеральных удобрений оказало влияние не только на урожайность сельскохозяйственных культур, но и на их качество Внесение минеральных удобрений на первый уровень планируемой урожайности практически не оказывало влияние на качество получаемой продукции, использование органо-минеральной и минеральной систем удобрения на второй и третий уровни урожайности достоверно повышало относительно контрольного варианта содержание питательных цементов как в основной, так и в побочной продукции азота - на 8-25 %, фосфора - на 6-22 %, калия - на 715 % в зависимости от культуры

Содержание сырого белка в товарной продукции всех культур севооборота также возрастало при высоких дозах вносимых удобрений (табл 68) в зерне озимых зерновых на 0,7-1,3 %, яровых зерновых - 0,7-1,1 %, в клубнях картофеля - 1,1-2,3 %, в сене многолетних трав — 0,8-17-,7%, в зе пеной массе однолетних трав - 0,9-2,3 %

Таблица 6

Содержание сырого белка в зерне злаковых кучьтур в среднем за 2002-2004 годы. % на в с м _____

Культура Вариант НСР05

1 2 3 4 5А 5Б

Ячмень 9,3 9,3 10,0 10.4 10,4 10.4 06

Озимая пшеница 11,7 11.8 12,1 12.7 12.4 12,4 0.5

Овес 11,1 11,3 11,8 12,1 12 2 12,1 0.6

Озимая рожь 9,5 9,7 10,2 108 106 105 06

Применение удобрений не всегда оказывает положительное влияние на качество растениеводческой продукции Содержание сухого вещества в клубнях картофеля в среднем за 2002-2004 годы достоверно снижается при первой органо-минеральной системе удобрения на 1,2 % по сравнению с контролем, при более высоких дозах удобрений - на 1,8-1,9 % (табл 7) Содержание крахмала при этом уменьшается аналогично содержанию сухого вещества на третьем варианте на 1,4 % на сырую массу, на четвертом-пятом на 1,6-1,7 % в среднем за 2002-2004 годы

Достоверного изменения содержания витамина С в клубнях картофеля не наблюдалось Возрастание доз применяемых удобрений повышало содержание нитратов в получаемой продукции, но даже при максимальных дозах удобрений на четвертом и пятом вариантах их концентрация не превышала 160170 мг/кг сырой массы при ПДК 250 мг/кг сырой массы

С насыщением севооборота удобрениями содержание каротина увеличивалось от 25-27 мг/кг на контроле до 30-31 мг/кг на в с м (варианты 4 и

5) в многолетних травах и от 20 до 24 мг/кг на в с м в однолетних травах (табл 8) Содержание клетчатки при этом практически не изменяется.

Таблица 7

Показатель Вариант НСРо5

1 2 3 4 5А 5Б

Сухое вещество, % 24,5 24,0 23,3 22,6 22.6 22 7 1 1.1

Сырой белок, % на в с м 8,9 9.3 Гю.о 10.8 11.2 10,9 06

Крахмал % на сырую массу 17,7 17,1 16,3 16,1 16,0 16,0 1,3

Витамин С. мг% на сырую массу 13 13 [14 1 14 | [__14 14 2

Нитраты, мг/кг сырой массы 55 65 100 Г 120 120 1 125 35

В зеченой массе однолетних трав, также как и в клубнях картофеля, повышалось содержание нитратов, но их количество было ниже ПДК даже при максимальных дозах удобрений

Таблица 8

Показатели качества сена многолетних и зетепой массы однолетних трав за 2002-2004 годы

Показатель

Вариант

I

Многолетние травы 1-го года пользования

I 5А | 5Б' 1

НСРо

Сырой белок. % на в с м 13,8 14,0

29,2 ' 29.8

Клетчатка. % на в с м Каротин, мг/кг на в с м | 27 , 29

14,6 15,4 | 15,4

30,1 ^310' 30,8

30

31

31

15,2

31,1

0,8 0,8

30

Сырой бе то к % на в с м 1 12,3 13,0 13,4 13,9 14,0 | 13.8 0.8 ■

Клетчатка, % на а с м I 28,5 28,5 28.6 29,5 29,4 29.3 0.9 1

Каротин мг/кг на в с м 25 27 29 30 31 1 29 3

Однолетние травы 1

Сырой белок, % на в с м 1 12,1 1 13,0 13,4 1 14.1 14,4 14,2 0,6 |

Клетчатка, % на в с м 1 27,1 27.0 27.9 1 27.9 28,1 28,0 1,5 1

Каротин, мг/кг на в с м 20 23 23 1 24 24 23 2 1 20 1

Нитраты, мг/кг на в с м 105 130 145 I 160 | 165 | 165

Вынос питательных веществ, их хозяйственный баланс в севообороте и коэффициенты использования из почвы и удобрений. Применение невысоких доз одних минеральных удобрений в 2002-2004 годах практически не оказывало влияния на вынос питатечьных элементов культурами севооборота Использование двух навозно-чинеральных и минеральных систем удобрения на более высокие уровни урожайности повышало вынос на 1 г основной продукции (с учетом побочной) азота на 5-25 %, фосфора на 5-25 % и калия на 5-30 % (табл 9)

Таблица 9

Вынос N. Р2О5 и К20 на 1 т основной продукции с учётом побочной за 20022004 годы, кг___

Культура N Р2О5 К20

Ячмень 22-27 11-14 18-24

Многолетние травы 1 г.п. 10-12* 5-6 21-26

Многолетние травы 2 г.п. 13-17* 6-7 21-25

Озимая пшеница 25-30 11-13 23-29

Картофель 5-6 2 9-10

Овёс 24-33 12-15 23-29

Однолетние травы 2-3* 1,5 4-5

Озимая рожь 21-26 12-15 23-32

* - без учета азотфиксации

При этом коэффициент продуктивной эффективности ЫРК (соотношение выноса на 1 т основной продукции к выносу на 1 т основной продукции с учетом побочной) с возрастанием доз применяемых удобрений практически не изменялся у большинства культур севооборота (табл. 10), Это говорит о сбалансированности предлагаемых нами систем удобрения, их рациональности и научной обоснованности.

Таблица 10

КПЭмрк — соотношение выноса на 1 т основной продукции к выносу на 1 т основной продукции с учетом побочной __

Культура N Р2О5 к2о

Ячмень 0,59-,062 0,61-0,63 0,27-0,30

Озимая пшеница 0,68-0,71 0,52-0,56 0,15-0,16

Картофель 0,58-0,67 0,68-0,73 0,63-0,67

Овёс 0,58-0,63 0,51-0,54 0,15-0,17

Озимая рожь 0,62-0,70 0,53-0,59 0,16-0,21

На контрольном варианте опыта в среднем по всем полям севооборота за 1998-2004 годы сложился отрицательный хозяйственный баланс по всем основным элементам питания: по азоту — -246 кг/га, по фосфору —158 кг/га и по калию —455 кг/га (табл. 11). При внесении удобрений складывался более интенсивный баланс этих элементов питания. По азоту он возрастал от 51 % к выносу при внесении одних минеральных удобрений на первый уровень урожайности до 110-113 % к выносу при внесении максимальных доз удобрений на третий уровень урожайности.

Баланс фосфора уже на втором варианте составлял 83 % к выносу, а при увеличении доз удобрений он возрастал до 170-175 % к выносу на четвёртом и пятом вариантах. По калию на всех вариантах сложился отрицательный баланс (27- 52 % к выносу). В связи с высоким содержанием этого элемента питания в почве нами намеренно создавалось это условие с целью снизить содержание подвижного калия в пахотном слое почвы и одновременно выяснить

возможность почвы обеспечивать питание растений калием при его остродефицитном балансе

Таблица 11

Хозяйственный баланс азота, фосфора и калия в среднем по всем полям севооборота за 1998-2004 годы (в сумме)

Баланс

N

р2о<

к;о

париант ±, кг/га %к ВЫНОСУ ±, кг/га %к выносу ±, кг/га | °оК 1 выносу

1 -246 30 -158 3 -455 1 5

" 2 -230 51 -37 83 -457 1 27

3 41 95 130 146 -384 Í 52

4 83 112 247 172 -507 i 48

5А 72 110 244 171 48

5Б 94 113 249 176 -895

В среднем за 1998-2004 годы по всем полям севооборота коэффициент использования азота из удобрений составил на втором варианте 113 %, при внесении более высоких доз удобрений он составлял 61-68 % Коэффициенты использования фосфора из удобрений более стабильны и составляли 29-32 0/о, коэффициенты использования калия составили 87-115 %. Завышенное значение коэффициентов использования калия, а также азота на втором варианте, связано с недостатками разностного метода

Коэффициенты использования легкогидролизуемого азота из почвы в среднем за 2002-2005 годы колебались от 13 до 20 %, фосфора от 7 до 10 %, калия от 7 до 23 % в зависимости от культуры

Величины выноса питательных элементов на единицу продукции, их относительного баланса в севообороте, коэффициенты использования из почвы и удобрений близки к данным, полученным на данном опыте с 1986 по 2001 годы

Влияние разных систем удобрения на основные агрохимические показатели тёмно-серой лесной почвы. Применение разработанных систем удобрения на темно-серой лесной почве Ярославской области в течение 20 лет (с 1986 по 2005 годы) привета к некоторым изменениям основных агрохимических свойств почвы (табл 12)

Достоверного изменения содержания гумуса за указанный период при минеральных системах удобрения не произошло При навозно-минеральной системе удобрения четвертом варианте содержание гумуса увеличилось на 0,2 %

При внесении высоких доз одних минеральных удобрении гидролитическая кислотность почвы (Нг) достоверно увеличивается с 2,1 на контрольном варианте до 2,4 мг-экв/100 г почвы на пятом варианте При

внесении возрастающих доз удобрений не происходило достоверного изменения суммы поглощённых оснований и степени насыщенности почвы основаниями.

Таблицы 12

Агрохимические показатели почвы в слое 0-20 см (в среднем по первому и

третьему полям севооборота)

Показатель 1986 год Вариант НСР05

1 2 3 4 5А 5Б

Гумус, % 4,2 4,1 4,2 4,3 4,4 4,2 4,2 0,2

pHk-ci 6,0 6,3 6,3 6,4 6,2 6,1 6,2 0,2

Нг, мг-экв/100 г почвы 2,1 2,1 2,2 2,1 2,2 2,4 2,4 0,2

S, мг-экв/100 г почвы 20,6 24,2 25,9 26,5 24,8 25,4 24,4 2,6

V,% 91 92 92 93 92 92 91 -

Р2О5, мг/100 г почвы 92 86 102 112 132 124 121 19

К20, мг/100 г почвы 215 149 150 158 154 155 144 23

Наибольшее влияние изучаемые системы удобрения оказали на содержание подвижных фосфора и калия. Содержание этих элементов в почве наиболее тесно связано с балансом питательных элементов.

Отсутствие удобрений на контрольном варианте и применение невысоких доз удобрений на втором варианте в течение 20 лет (с 1986 по 2005 годы) не вызвало достоверного изменения содержания подвижного фосфора в пахотном слое почвы (0-20 см). Положительный баланс фосфора при навозно-минеральной системе удобрения на третьем и четвёртом вариантах привёл к достоверному увеличению содержания подвижного фосфора на 20 и 40 мг/кг почвы соответственно.

Используя средний баланс питательных элементов с 1986 по 2004 годы и их содержание в почве в 1986 и 2005 годах, нами рассчитано количество фосфора, вносимого сверх выноса с урожаем, на увеличение содержания этого элемента на 10 мг в одном кг почвы. В среднем за 20 лет эксперимента для повышения содержания подвижного фосфора в пахотном слое тёмно-серой лесной почвы на 10 мг в одном кг почвы требовалось внести сверх выноса с урожаем 190-200 кг/га Р205.

За 20 лет исследований при отрицательном балансе калия на 1-4 вариантах (-63 - -76 кг/га в среднем за один год) содержание подвижного калия в пахотном слое почвы достоверно сократилось с 215 до 149-158 мг/кг почвы. Таким образом, для снижения содержания подвижного калия в пахотном слое тёмно-серой лесной почвы на 10 мг/кг почвы необходимо отчуждать 215-250 кг/га К20 с урожаем.

Экономическая эффективность изучаемых систем удобрения. С

возрастанием доз вносимых удобрений увеличивался выход продукции с 1 га как в кормовых единицах, так и в денежном выражении (табл. 13). На

контрольном варианте без применения удобрений этот показатель составил 2,8 т корм ед или 13,1 тыс руб и увечичивался до 5,3 г ком ед (26,6 тыс руб ) на четвертом варианте при максимальных дозах органо-минеральных удобрений При максимальных дозах минеральных удобрений на пятом варианте выход продукции несколько ниже, чем на четвертом варианте, - 4,9-5,0 т корм ед (23,7-25,4 тыс руб)

Но с ростом применяемых доз удобрений увеличивались и затраты на единицу площади (от 9,2 до 15,3 тыс руб) Себестоимость производства I т корм ед снижается пропорционально увеличению доз вносимых удобрений с 3,3 тыс руб до на контроле до 2,7-2,9 тыс руб на четвертом-пятом вариантах

Таблица 13

Экономическая эффективность систем удобрения в севообороте

_ 1 Вариант Показатечь 1—:—- ——, , т 1 1 2 3 4 5А |5Б 1

Выход продукции на 1 га 1 ' -вт корм ед ' 2,8 | 3,6 -втыс руб 13,1 17,5 4,5 23,2 5,3 26,6 1 [ 5,0 1 4,9 1 25.4 | 23.7 |

Всего затрат на 1 га, тыс руб ' 9,2 1 10 5 14,0 15,3 13.8 13,2 1

Себестоимость 1 т корм ед , тыс руб ,33 1 3,0 3.1 2,9 2,7 2,7

Чистый доход с 1 га - от применения удобрений, тыс руб - производства продукции тыс руб 42 2,8 ,0 5,0 9,2 7,2 11,3 7,4 11,6 6,4 10,6 | ~2,6~1

Окупаемость дополнительных затрат, руб - 3,1 | 2,0 -> п 2,6

Рентабельность - производства продукции, % - применения удобрений % 45 66 213 65 103 74 118 84 159 1 | 80 , 1 160 1

Чистый доход от производства продукции составил на контроле 4,2 тыс рублей и увечичивался пропорционально дозам вносимых удобрений до 10,611,6 тыс руб на 1 га на максимально удобренных вариантах Окупаемость дополнительных затрат составила на втором варианте 3,1 руб. на каждый рубль допочнительных затрат и несколько снижалась при увеличении доз удобрений

Несмотря на снижение рентабельности применения удобрений с возрастанием их доз, рентабельность производства продукции при этом возрастает с 45 % на контроле до 74-84 % на максимально удобряемых вариантах

ВЫВОДЫ

1 Применение возрастающих доз удобрений повышало урожайность всех культур севооборота В среднем за 2002-2005 годы урожайность зерна ячменя

возрастала от 1,7 т/га на контроле до 2,9 т/га при максимальных дозах удобрений на четвёртом и пятом вариантах, урожайность сена многолетних трав 1-го года пользования увеличивалась от 4,2 до 7,0 т/га, многолетних трав 2-го года пользования - от 4,4 до 7,0-7,3 т/га, зерна озимой пшеницы - от 2,2 до 4,5 т/га, клубней картофеля - от 10,7 до 23,6 т/га, зерна овса - от 2,0 до 3,9 т/га, зелёной массы однолетних трав - от 14,7 до 29,2 т/га, зерна озимой пшеницы -от 2,3 до 3,8 т/га. Сходимость фактической и планируемой урожайности по большинству культур севооборота составляла в среднем 80-85 %.

2. Увеличение доз вносимых удобрений изменяло фракционный состав клубней картофеля. Содержание клубней массой более 50 г в среднем за 20022005 годы возрастало от 64 % на контроле до 84 % на четвёртом и пятом вариантах. У многолетних и однолетних трав при дозах азотных удобрений 2590 кг/га д.в. практически не происходило снижения доли бобового компонента в урожае.

3. Среднегодовое применение 60 кг д.в. минеральных удобрений на 1 га севооборота обеспечивало в среднем за первые четыре года третьей ротации прибавку продуктивности 0,8 т/га корм. ед. по сравнению с контролем (2,8 т/га корм. ед.). Внесение органических и минеральных удобрений (всего 180 т/га д.в.) повышало продуктивность на 1,7 т/га корм. ед. по сравнению с контролем. Дальнейшее увеличение доз органических и минеральных удобрений до 240 кг/га д.в. обеспечило продуктивность севооборота 5,3 т/га корм. ед. При использовании минеральных удобрений в дозах, эквивалентных второй органо-минеральной системе, продуктивность севооборота составила 5,0 т/га ком. ед. Исключение калийных удобрений из этого варианта практически не отразилось на средней продуктивности севооборота (4,9 т/га корм. ед.). Окупаемость удобрений составляла 9-12 корм. ед. на 1 кг д.в. удобрений.

4. С возрастанием доз вносимых удобрений у большинства культур в 2002-2004 годах достоверно увеличивалось содержание азота, фосфора и калия как в основной продукции на 5-26, 8-20 и 5-14 %, так и в побочной на 13-31, 823 и 10-21 % соответственно.

5. Насыщение севооборота удобрениями повышало содержание сырого белка в зерне яровых зерновых культур на 0,7-1,1 %, озимых зерновых — на 0,71,3 %, в клубнях картофеля - на 1,1-2,3 %, в сене многолетних трав - на 0,8-1,7 %, в зелёной массе однолетних трав - на 0,9-2,3 %.

6. При увеличении доз вносимых удобрений в клубнях картофеля снижалось содержание сухого вещества на 1,2-1,9 % и крахмала на 1,4-1,7 %, содержание витамина С не изменялось. В сене многолетних трав и зелёной массе однолетних трав возрастало содержание каротина на 2-5 мг/кг, при высоких дозах удобрений несколько увеличивалось содержание клетчатки (на 0,8-1,9 %). В клубнях картофеля и зелёной массе однолетних трав умеренно возрастало содержание нитратов, и даже при максимальных дозах удобрений было ниже ПДК.

7 С повышением доз удобрений возрастал вынос питательных элементов на единицу основной продукции (с учётом побочной) культурами севооборота на 5-25 % азота, 5-25 % фосфора и 5-30 % калия При этом коэффициент продуктивной эффективности NPK с возрастанием доз удобрений практически не изменялся у большинства культур

8 По мере повышения доз удобрений и продуктивности севооборота складывался более интенсивный баланс азота, фосфора и в меньшей степени калия В среднем за 7 тет исследований с 1998 по 2004 годы с увечичением доз удобрений баланс азота возрастал от 51 % на втором варианте до 110-113 % на четвертом и пятом вариантах в среднем по всем полям опыта, баланс фосфора возрастал от 83 до 171-176 %, калия - от 28 до 48 % к выносу

9 Рассчитанные разностным методом коэффициенты использования питательных этементов из удобрений в среднем за 1998-2004 годы составили азота 61 -113 %, фосфора - 2*7-31 %, калия -87-115 %

10 Коэффициенты использования азота, фосфора и калия ячменем из почвы в среднем за 2002-2005 годы составили 13, 7 и 7 % соответственно, многолетними травами — 14-20, 10-11 и 20-21 %, озимыми пшеницей и рожью -16-18, 10 и 13-14 %, картофелем - 20, 9 и 23 %, овсом - 18, 10 и 11 %, однолетними травами — 14, 8 и 14 %

11 Применяемые минеральные системы удобрения в течение 20 лет не оказали достоверного влияния на содержание гумуса в пахотном слое почвы, при использовании второй навозно-минеральной системы удобрения его содержание повысилось на 0 2 % Сумма погчошенных оснований и степень насыщенности основаниями практически не изменились Произошло слабое подкис шние почвы при высоких дозах одних минеральных удобрений, гидролитическая кислотность увеличилась с 2,1 до 2,4 мг-экв/100 г почвы При положительном балансе увеличивалось содержание подвижного фосфора в пахотном слое на 20-40 мг/кг почвы, содержание калия за 20 при отрицательном балансе снизилось с 215 мг/кг почвы в 1986 году до 144158 мг /кг почвы в 2005 году

12 Для увеличения содержания подвижного фосфора в пахотном слое почвы (0-20 см) на 10 мг/кг почвы необходимо внести сверх выноса урожаем около 200 кг/га Р2О5, для снижения содержания обменного калия на 10 мг/кг -отчуждать 210-250 кг/га К20

13 С экономической точки зрения наиболее эффективным было применение высоких доз минеральных удобрений: чистый доход от применения удобрений в среднем за 2002-2005 годы составил 7,4 тыс руб на 1 га, рентабельность - 159 % При эквивалентных количествах органо-минеральных удобрений чистый доход составил 7,2 тыс pv6 , рентабельность -118%

14 Комплексно оценивая все изучаемые системы удобрения (по продуктивности, экономической эффективности и влиянию на агрохимические

показатели почвы) следует отдать предпочтение второму уровню органо-минеральной системы удобрения.

ПРЕДЛОЖЕНИЯ ПРОИЗВОДСТВУ

1. При составлении научно обоснованной системы удобрения в севообороте на планируемую урожайность рекомендуется использовать метод дифференцированного нормативного баланса, который на тёмно-серой лесной почве Владимирского ополья показал высокую эффективность.

2. Для получения различной продуктивности севооборота на аналогичной тёмно-серой лесной почве предлагается при расчёте доз удобрений использовать следующие нормативы баланса (в % к выносу): Продуктивность, корм. едУга Нормативы баланса

N Р205 К20

3600-4000 50 85 25

4500-4900 95 145 50

5300-5600 110 170 50

3. При расчёте норм удобрений на планируемый урожай на данных почвах предлагается использовать следующие показатели выноса азота,

Культура N Р2О5 к2о

Ячмень 22-27 11-14 18-24

Многолетние травы 1 г.п. 10-12* 5-6 21-26

Многолетние травы 2 г.п. 13-17* 6-7 21-25

Озимая пшеница 25-30 11-13 23-29

Картофель 5-6 2 9-10

Овёс 24-33 12-15 23-29

Однолетние травы 2-3* 1,5 4-5

Озимая рожь 21-26 12-15 23-32

* - без учбта азотфиксащии

С увеличением доз вносимых удобрений величина выноса питательных элементов на единицу продукции возрастает.

4. При прогнозировании изменения почвенного плодородия тёмно-серых лесных почв специалистами сельского хозяйства и агро химслужбы рекомендуется учитывать, что для увеличения содержания в пахотном слое почвы подвижного фосфора на 10 мг/кг нужно внести сверх выноса урожаем 190-200 кг/га P2Os, содержание обменного калия в пахотном слое снижается на 10 мг/кг при безвозвратном отчуждении 210-250 кг/га К20.

По материалам диссертационной работы опубликованы следующие работы:

1. Зверев A.A., Калининский Е.М. Агроэкологическая эффективность возрастающих доз удобрений в полевом севообороте // Материалы

Международной научной конференции «Агроэкологическая эффективность применения средств химизации в современных технологиях возделывания сечьскохозяйственных культур» - М ВНИИА, 2005 С 293-295

2 Зверев А А, Калининский Е М Продуктивность культур, качество урожая и баланс питатетьных этементов в севообороте при разных системах удобрения на темно-серой тесной почве // Сборник статей Международной научной конференции молодых ученых и специалистов «Молодые ученые -аграрной науке», посвяшенной 140-тетию РГАУ-МСХА им К А Тимирязева М РГАУ-МСХА, 2005 С 127-128

1,25 печ. л.

Зак. 329.

Тир. 100 экз.

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