Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

ПРОДУКТИВНОСТЬ САХАРНОЙ СВЁКЛЫ И АГРО­ФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ЧЕРНОЗЁМА ВЫЩЕЛОЧЕН­НОГО ПРИ ДЛИТЕЛЬНОМ ПРИМЕНЕНИИ УДОБРЕНИЙ

ВАК РФ 06.01.09, Растениеводство

Автореферат диссертации по теме "ПРОДУКТИВНОСТЬ САХАРНОЙ СВЁКЛЫ И АГРО­ФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ЧЕРНОЗЁМА ВЫЩЕЛОЧЕН­НОГО ПРИ ДЛИТЕЛЬНОМ ПРИМЕНЕНИИ УДОБРЕНИЙ"

# - 35-Щ

На правах рукописи

СУМИН АЛЕКСАНДР НИКОЛАЕВИЧ

ПРОДУКТИВНОСТЬ САХАРНОЙ СВЁКЛЫ И АГРОФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ЧЕРНОЗЁМА ВЫЩЕЛОЧЕННОГО ПРИ ДЛИТЕЛЬНОМ ПРИМЕНЕНИИ УДОБРЕНИЙ

Специальность 06.01.09 - «растениеводство»

АВТОРЕФЕРАТ диссертации ка соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук

Рамонь - 2004

Работа выполнена во Всероссийском НИИ сахарной свеклы и сахара им. А.Л. Мазлумова

Научный руководитель: доктор сельскохозяйственных наук,

профессор

Кураков Василий Иванович. Официальные оппоненты: доктор сельскохозяйственных наук,

профессор

Воронин Василий Михайлович.

доктор сельскохозяйственных наук Калинин Алексей Тимофеевич

Ведущая организация: НИИ сельского хозяйства ЦЧП им. В.В. Докучаева

Защита состоится «26» марта 2004 г ъ/3 часов на заседании диссертационного совета Д 006.065.01 при Всероссийском НИИ сахарной свеклы и сахара им. АЛ. Мазлумова (ВНИИСС) по адресу: 396030 Воронежская обл., Рамонский р-н, п. ВНИИСС.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Всероссийского НИИ сахарной свеклы и сахара им. А.Л. Мазлумова.

Автореферат разослан ЛЄоое&сО&г 2004 г.

Ученый секретарь диссертационного совета, кандидат сельскохозяйственных наук Л.Н. Путилина

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы исследований. Рост производства сельскохозяйственной продукции может быть обеспечен за счёт научно обоснованного использования почвы, бнокл«магического потенциала, агротехнических факторов, направленных, в первую очередь, на повышение почвенного плодородия. А благоприятные физические свойства и режимы почв — одно из непременных условий проявления почвенного плодородия, получения высоких и устойчивых урожаев сельскохозяйственных культур.

Длительное время программа исследований почв ограничивалась, главным образом, определением агрохимических показателей и, в первую очередь, показателей содержания подвижных форм элементов питания.

Исследования Г. Шюблера, Л.А. Линовского, В. Шумахера, Т.Э. Вольни, ПА. Косгычева, В.Р. Внльямса, Н.А. Качинского, A.A. Роде, А.Г. Дояренко, И.Б. Ревута, АД. Воронина, ЛД. Бей вера и др. показали, что физика почвы является одним из важнейших разделов почвоведения, от уровня развития которого зависит решение многих производственных задач (внедрение рациональных технологий обработки почв, гидротехнических мелиорации, эффективное использование мелиорантов, удобрений, сельскохозяйственной техники).

Значение физических свойств почвы для ее плодородия никогда не подвергалось сомнению. В условиях ускоренной интенсификации земледелия их значение еще более возрастает. Одна из причин этого — все большее появление фактов ухудшения физических свойств почвы в результате применения многократных обработок почвы, сельскохозяйственной техники повышенной массы, интенсивных поливов. Другая причина — поддержание физических свойств в благоприятном интервале значений, это необходимое условие получения запланированной отдачи от удобрений к мелиорации.

Обе названные причины обусловливают необходимость систематических исследований агрофизических свойств почв в направлении их оптимизации.

Вышесказанное наиболее актуально для черноземов, где уровень интенсификации земледелия очень высок.

Следовательно, исследования по изучению влияния удобрений на агрофизические, агрохимические свойства почвы, на урожайность и качество сахарной свёклы, особенно при длительном их применении, являются актуальными, представляют не только теоретическое, но и практическое значение ддя свекловодства и, в целом, для земледелия.

Исследования входят в тематический план Всероссийского НИИ сахарной свеклы и сахара по теме 04. Разработать принципы и методы воспроизводства почвенного плодородия в свекловичном севообороте, обеспечивающие экологическую безопасность и повышение урожая сахарной свёклы и других культур севооборота, 04,01. Разработать

ЦНБ МСХА

изводства почвенного плодородия при длительном применении удобрений в севообороте.

Цель и задачи исследований. Цель работы - изучение влияния длительного применения удобрений в зерносвекповичном севообороте на агрофизические и агрохимические показатели чернозема выщелоченного, а также на продуктивность и качество корнеплодов сахарной свёклы.

Для достижения поставленной цели требовалось решить следующие задачи:

• изучить влияние различных доз органических и минеральных удобрений на агрофизические и агрохимические свойства чернозёма выщелоченного;

• изучить влияние длительного применения удобрений на продуктивность и качество корнеплодов сахарной свёклы;

« дать энергетическую и экономическую оценку применения различных доз удобрений, вносимых под сахарную свёклу.

Научная новизна исследований заключается в том, что впервые проведено комплексное исследование агрофизических, агрохимических свойств чернозёма выщелоченного и выявлены их изменения, произошедшие в результате длительного применения различных доз навоза и минеральных удобрений под сахарную свёклу в зерносвекповичном севообороте.

Положения, выносимые на защиту:

1. Изменение агрофизических и агрохимических свойств чернозёма выщелоченного при длительном применении удобрений;

2. Рост, развитие, урожайность и качество корнеплодов сахарной свёклы при длительном применении удобрений;

3. Экономическая и энергетическая эффективность доз минеральных и органических удобрений при длительном применении удобрений.

Практическая значимость работы заключается в разработке рекомендаций по внесению дифференцированных доз и соотношений органических и минеральных удобрений в севообороте, обеспечивающих восстановление и повышение почвенного плодородия, охрану окружающей среды, повышение продуктивности сахарной свёклы.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы доложены на Всероссийской научно-практической конференции «О развитии систем земледелия ЦЧЗ в свете учения В. В. Докучаева» (Каменная степь, 2002); на международной научно-практической конференции молодых учёных и специалистов (Воронеж, 2001); на заседаниях Учёного Совета ВНИ-ИСС в 2000-2002 гг.

Публикация результатов. По материалам диссертации опубликовано 3 научных статьи.

Объём н структура диссертации. Диссертация изложена на 170 страницах машинописного текста, состоит из введения, 8 глав, основных выводов, списка литературы, включающего 194 наименований (в т.ч. 9 на иностранных языках) и 31 приложения. Работа содержит 26 таблиц н 5 рисунков.

СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИОННОЙ РАБОТЫ

Условия и методика проведения исследований

Экспериментальная часть работы проводилась в 2000-2002 годах в стационарном опыте «Система удобрения сахарной свёклы и других культур в зерносвекловичном севообороте», заложенном в 1936 году во Всероссийском научно-исследовательском институте сахарной свёклы и сахара им. АЛ. Мазлумова.

Климат умеренно континентальный с неустойчивым увлажнением. Годы проведения исследований характеризовались различной обеспеченностью теплом и влагой. 2000 и 2001 годы были благоприятными для роста и развития сахарной свёклы, а вегетационный период 2002 года из-за засух в апреле-мае и в июле-августе был неблагоприятным.

Почва стационарного опыта — чернозём выщелоченный налогумусный среднемощный тяжелосугл ни истый на карбонатном тяжёлом суглинке. Содержание гумуса в пахотном слое 4,9-5,6% (по Тюрину), падение его содержания вниз ПО профилю - постепенное. В его составе гу ми новые кислоты преобладают над фульвокнслотами, тип гумуса - гуматный, В верхней части гумусового горизонта рН водной вытяжки близка к нейтральной (6,9), лишь к нижней границе гумусового горизонта происходит ее слабое подкисление (до 6,5 единиц). Емкость поглощения высокая (38,4 мг-экв/100 г почвы). Поглощающий комплекс практически полностью насыщен основаниями, степень насыщенности — 95,6 %. Обеспеченность подвижным фосфором 84-109 мг/кг почвы (по Чирикову), обменным калием 88-111 мг/кг почвы (по Чири-кову).

Общая площадь делянки 200 м , учётная - 50 М , размещение вариантов - систематическое, повторность - трёхкратная. Выращивались районированные сорта и гибриды сахарной свёклы и других культур. В качестве удобрений применяли аммиачную селитру, нитрофоску, простой и двойной суперфосфат, 40 % калийную соль. Навоз вносили в паровое поле, один раз за ротацию севооборота, минеральные удобрения - непосредственно под сахарную свёклу. Агротехника возделывания сахарной свёклы и других культур севооборота общепринятая для зоны.

Схема опыта следующая:

36. контроль (без удобрений).

30. + 50 т/га навоза в пару (повышенная доза органики).

31. Н*|Р,г(|К<и1 + 25 т/га навоза в пару (двойная доза туков).

32. Г^^РцоКш + 25 т/га навоза в пару (тройная доза туков).

41. 1Чц>оР1*>К,то (повышенная доза минеральных удобрений).

Проводились следующие анализы, учёты и наблюдения: влажность почвы в течение вегетации — весовым методом, плотность сложения почвы — методом цилиндров объёмом 500 см' по Долгову, плотность твёрдой фазы почвы - пикнометрическим методом по Долгову, наименьшую н капиллярную влагоём кость — методом насыщения образцов с ненарушенным сложением в

цилиндрах по Новаку, дифференциальную пористость - по Качинскому, во-допотребление - по Долгову, твёрдость почвы - по Ревя кину, липкость почвы — по Качинскому, общую пористость по Долгову, структурно-агрегатный состав почвы - ло Саввинову, водопрочность почвенной структуры — по Вакшееву, нитраты в свежих образцах - колориметрическим методом по Грандваль-Ляжу, нитрифицирующую способность почвы - по Кравкову, подвижный PjOj — по Ч ирнкову, подвижный К20 — на пламенном фотометре. В растительных образцах определяли: содержание сухого вещества в листьях и корнеплодах методом высушивания при t = 105 "С, общий азот - по Къель-далю, фосфор - по Дениже, калий - на пламенном фотометре, технологические качества сахарной свёклы - по Силину, на экспериментальном заводе ВНИИСС, содержание сахарозы - методом холодной водной дигестии. На посевах сахарной свёклы учитывали; площадь листовой поверхности; динамику нарастания сухого вещества по Сказки ну, урожайность листьев и корнеплодов методом учётных площадок.

Математическая обработка данных результатов опыта проведена методом дисперсионного анализа по Б.А. Доспехову с помощью ЭВМ.

Агрофизические свойства почвы при длительном применеих и удобрений Структурно-агрегатный состав почвы

Структурно-агрегатный состав почвы в опыте изменялся под влиянием удобрений (табл. 1). С увеличением дозы минеральных удобрений происходило снижение количества агрономически ценных агрегатов относительно варианта с внесением умеренной дозы туков и повышенной дозы органики. Наличие в севообороте клевера способствует улучшению структурно-агрегатного состава почвы по сравнению с паровым звеном. Улучшение структурно-агрегатного состава чернозёма происходит в основном за счйт снижения содержания в пахотном слое глыбистой фракции и увеличения фракции 2-1 мм.

Изменения содержания фракции пыли под действием удобрений не обнаружено. Следовательно, ухудшение структурно-агрегатного состава почвы происходи вследствие увеличения глыбистости, а не за счёт распыления агрегатов, что отмечают и другие исследователи (Медведев В.В., 1988; Борон-тов O.K., Никульников И.М., 1998). При этом отмечено увеличение содержания агрономически ценных агрегатов на б % на фоне двойной дозы минеральных удобрений и 25 т/га навоза в пару. Коэффициент структурности на этом варианте возрос до 3,36. Отмечена тенденция увеличения агрегатов размером 2-1 мм по отношению к контролю.

Таблица 1 — Структурно-агрегатный состав пахотного слоя почвы при длительном применении удобрений,2000-2002 гг. _ ■ . ■■■■- _

Содержанке варианта Содержание агрегатов, % КС Содержание агрегатов, % КС

10-0,25 мм >10 + <0,25 10-0,25 мм >10+ <0,25

звено нар-ознмые-свёкла звено кле вер-озимыс-свСкла

контроль 67 33 2,00 70 30 2,39

Н^РбоК« + 50 т/га навоза 72 28 2,64 73 27 2,85

М,|>РтК<>о+ 25 т/га навоза 72 28 2,64 76 24 3,36

М135Р1!0Ки5 + 25 т/га навоза 64 36 1,80 71 29 2,90

68 32 2,16 74 26 2,85

НСРо) 4,5 4,5

КС — коэффициент структурности

Чернозём выщелоченный проявляет довольно высокую устойчивость, коэффициент водопрочности на изучаемых вариантах в паровом звене севооборота составляет 0,84-0,89, в звене с севооборота клевером - 0,88-0,92 (табл. 2).

При длительном систематическом внесении удобрений в дозе К«РМК«3 + 50 т/га навоза, ИэдРццКцо + 25 т/га навоза и Ы^Р^Ьчад возросло количество водопрочных агрегатов размером более 0,25 мм в паровом звене севооборота относительно контрольного варианта. При внесении НюРшК^ + 25 т/га навоза повысилось содержание водопрочных агрегатов размером более 3 мм, а при внесении КиР^К« + 50 т/га навоза И МноРиоКмо агрегатов других фракций. На варианте с дозой внесения ИшР^Кш + 25 т/га навоза было отмечено снижение количества водопрочных агрегатов размером более ] мм. В звене с клевером увеличения количества водопрочных агрегатов относительно контроля не произошло, однако повысилось их содержание относительно парового звена севооборота. На контрольном варианте клеверного звена количество водопрочных агрегатов увеличилось на 5 % по сравнению с контролем парового звена. Суммарная внешняя поверхность 1 г агрегатов в клеверном звене севооборота по всем изучаемым вариантам ниже, чем в паровом, что свидетельствует о благоприятном воздействии клевера на водопрочность почвенной структуры.

По Медведеву уровень окультурен ности почвы по содержанию агрономически-ценных агрегатов в пахотном слое почвы и по критерию их водо-прочностн на всех вариантах опыта характеризуется как высокий.

Таблица 2 - Водопрочность почвенной структуры пахотного слоя чернозёма выщелоченного при длительном применении удобрений, 2000-2002 гг._

Содержание варианта Содержание агрегатов, % Коэффициент водой рочн ости

>3 мм >0,25 мм

звено пар-озимые-свёкла

контроль 16 80 0,84

К«Р«>К« + 50т/га навоза 17 84 0,87

Ы,оР(2оКГ:0 + 25 т/га навоза 20 83 0,88

Н|)5Р,мК(» + 25 т/га навоза 21 80 0,84

18 84 0,89

звено клевер-озим ые-свёкла

контроль 23 85 0,90

К«Р«К«, -»■ 50 т/га наво:!а 21 84 0,88

^0Р|2оК(ю + 25 т/га навоза 18 85 0,90

МшР1|шК|и + 25 т/га навоза 18 84 0,88

^»Рт^ед 21 87 0,92

НСРо; 3,92

Изучение агрофизических и агрохимических свойств агрегатов различного размера показало, что в пахотном слое почвы предпочтительнее иметь агрегаты размером 10-2 мм. Крупные агрегаты характеризуются хорошим межагрегатоым пространством. С уменьшением размера почвенного агрегата возрастает его нлаговмкость, увеличивается количество лор, занятых волой. Агрегаты размером менее 1 мм имеют более высокую плотность сложения, поэтому такие агрегаты имеют большую поверхность и меньшую пористость. Для них резко сокращается количество пор аэрации. Различий по содержанию азота, фосфора и калия между агрегатами не обнаружено, только для агрегатов менее I мм отмечается снижение содержания фосфора и калия.

Плотность н пористость почвы Результаты наших исследований свидетельствуют, что длительно применяемые удобрения слабо влияют на величину плотности твёрдой фазы чернозёма выщелоченного. Наблюдается тенденция к снижению этого показателя на удобряемых делянках. Наиболее это выражено при внесении Т^1}5Р)$оКц5 + 25 т/га навоза как в паровом, так и в клеверном звеньях севооборота.

Заметного изменения плотности сложения пахотного слоя почвы лещ влиянием систематического применения удобрений отмечено не было. Отмечено снижение плотности сложения в слое 0-10 см при внесении МиРмК« + 50 т/га навоза с 1,13 до 1,08 г/см3, на остальных вариантах она не отличалась от контрольного.

Общая пористость почвы, по мнению многих исследователей (Ахметов М.И., 1990; Ладоннн В.Ф., Крамаров С.М., Клявзо С.П. и др., 1994; Гудзь В.П., Цюк A.A., Дудченко В.Н., 1998), более инертный показатель, чем плотность сложения. Наши исследования показали, что длительное применение удобрений способствовало повышению величины общей пористости в пахотном слое почвы на 0,9 (Н»РтКэд + 25 т/га навоза) - 2,0 % (N|MPi*>Km) по сравнению с контрольным вариантом. С глубиной пористость общая уменьшается. По шкале H.A. Качинского (1965) общую пористость почвы на исследуемых вариантах можно оценить как удовлетворительную для пахотного слоя. Пористость отдельных агрегатов несколько увеличивалась при повышении дозы минеральных удобрений, а межагрегатная пористость снижалась.

Режим влажности почвы при длительном применении удобрений

Изучение запасов влаги чернозема выщелоченного показало, что внесение различных систем удобрений в звене пар-озимые-свйкла не повлияло на весеннее содержание влаги под сахарной свёклой (таблица 3). К середине вегетации количество влаги на удобренных делянках снизилось вследствие более интенсивного потребления воды растениями. Эта тенденция сохранялась до уборки.

Расход влаги был различным и по звеньям севооборота. Суммарное во-допотребление сахарной свёклы при различных уровнях питания в звене севооборота с клевером в целом выше, чем в паровом звене на 10-15 %. Коэффициент водопотребления, являющийся существенной характеристикой рационального расхода влаги, наиболее высокое значение имел на контрольном варианте. Увеличение дозы минеральных удобрений способствовало его снижению, то есть снижалось количество влаги, пошедшей на создание единицы продукции. Коэффициент транспирации на удобренных вариантах снижался на 20-25 % в паровом звене и на 21-30 % в клеверном.

Внесение повышенных доз минеральных удобрений способствовало увеличению объёма активных пор капиллярного обводнения в пахотном слое почвы на 2,1 (NigoPi№K]M)-2,3 % (N|3JPt$oK]3s + 25 т/га навоза). Пористость аэрации почвы на всех вариантах опыта находилась в оптимуме, однако применение различных систем удобрения способствовало ее снижению, главным образом, в слое почвы 20-30 см.

Таблица 3 - Режим влажности чернозёма выщелоченного при длительном применении удобрений, 2000-2002 гг.

Содержание варианта Запасы влаги в слое почвы 0-100 см, мм Количество осадков, мм Суммарное водопотребле-нне, мм Коэффициент водопотребления, мм/т Коэффициент транспнрацин, мм/т

весна | лето Осень

звено пар-озим ые-свёкла

контроль 127,5 124,3 134,5 354,6 347,6 10,6 32,5

+ 50 т/га наказа 123,6 114,9 128,8 354,6 348,7 9,0 26,0

25 т/га наяоча 119,4 1)2,4 128,3 354,6 345,7 8,6 24,5

25 т/га навоза 129,0 118,4 125,1 354,6 358,4 8,6 24,7

Н^РцДню 117,6 111,0 122,6 354,6 349,6 8,8 25,5

звено клевер-озимые-свёкла

контроль 125,1 117,9 112,6 354,6 367,1 11,2 34,4

К,,Р«К« + 50 т/га навоза 119,0 121,7 (11,5 354,6 362,1 9,4 25,9

МяРиоКад + 25 л/13 навоза 126,4 N6,1 104,8 354,6 376,2 9,4 27,1

Нц}Р(м|К)и + 23 т/га навоза 116,8 112,4 109,7 354,6 361,7 8,8 24,1

116,7 113,7 104,8 354,6 366,5 9,0 24,0

12 14 18

Изменение физико-механических свойств почвы при длительном применении удобрений

Трйхлетние исследования чернозёма выщелоченного показали, что повышенные дозы минеральных удобрений способствовали увеличению твердости пахотного слоя чернозёма выщелоченного. При внесении удобрений в дозе N4SP6oIC,j + 50 т/га навоза твёрдость была на уровне контроля, а при внесении удобрений в дозе NisoP^oKno твёрдость почвы повысилась на 14,9 % в паровом звене и на 12,5 % в звене с клевером. Клевер способствовал снижению твёрдости почвы в пахотном слое на 0,13-0,29 МПа. Наиболее заметные изменения величины твёрдости почвы произошли в слое О-Ю см. По H.A. Качинскому почва на всех вариантах опыта характеризуется как рыхловатая.

Отмечено также увеличение липкости почвы при увеличении дозы удобрений. Наиболее заметно липкость изменяется при влажности 24-33 %.

Результаты наших исследований показывают, что длительное систематическое внесение минеральных удобрений, даже в дозе NPK по 190 кг/га в д. в. не приводит к ухудшению агрофизических свойств пахотного слоя почвы, а, наоборот, способствует их оптимизации. Присутствие в севообороте клевера также способствует улучшению агрофизических свойств пахотного слоя почвы.

Таким образом, агрофизические показатели плодородия чернозёма выщелоченного обладают большой устойчивостью.

Пищевом режим почвы при длительном применении удобрений

Сахарная свёкла является требовательной культурой к почвенному плодородию, а наличие в почве минеральных, доступных для растений форм азота является одним из основных признаков её плодородия.

Наши исследования показывают, что длительное внесение иозрастаю-ших доз удобрений способствовало значительному повышению нитратного азота в слое почвы 0 -40 см в начале вегетации сахарной свёклы. Наиболее высокий уровень содержания нитратного азота отмечался на варианте с внесением N)qoPtwKi^Q. По мере роста и развития растений содержание нитратного азота в почве уменьшалось. Наряду с увеличением нитратов в почве повышалась и её нитрифицирующая способность.

Содержание фосфора в слое почвы 0-40 см также изменялось под влиянием удобрений. Максимальная обеспеченность фосфором в начале вегетации была отмечена при внесении N9oPi2oKw + 25 т/га навоза. Увеличение дозы минеральных удобрений не вело к дальнейшему повышению содержания фосфатов. Содержание подвижного фосфора под сахарной свёклой в течение вегетации не было постоянным. К середине вегетации на контрольном варианте содержание фосфора как в пахотном, так и в подпахотном горизонтах практически не изменяется. На удобренных вариантах снижается в середине вегетации, а осенью снова повышается. В звене с клевером на всех удобренных вариантах отмечено увеличение подвижного фосфора в слое 0-40 см к

середине вегетации и снижение его до первоначального уровня к уборке. Содержание калия в почве изменялось в меньшей степени, чем фосфора. На контрольном варианте парового звена севооборота его содержание составило 136 мг/кг почвы, при внесении Н^Р^К« + 50 т/га навоза повысилось до 167 мг/кг почвы. Содержание калия больше изменялось в пахотном слое, чем в подпахотном. Аналогичные закономерности наблюдаются и в клеверном звене севооборота.

Таблица 4 — Содержанке азота, фосфора и калия в слое почвы 0-40 см при длительном применении удобрений, мг/кг почвы, 2000-2002 гг.

Содержание варианта Начало вегетации 1 Середина вегета-! ции Перед уборкой

звено пар-озим ые-свёкла

содержание нитратного азота

контроль 8,6 4,6 2,1

Н«Р60К« + 50 т/га навоза 17,6 5,1 2,6

ЦюРцоК» + 25 т/га навоза 19,4 3,5 3,5

Ь'шРшКш + 25 т/га навоза 17,5 9,1 3,7

31.1 9.5 3,0

содержание фосфора

контроль 70 76 70

М,5РедК,5 + 50 т/га навоза 129 98 114

ИздР^оКад + 25 т/га навоза 137 126 130

И^РцоК;« + 25 т/га навоза 119 126 133

Г^адРтК^о 116 103 112

содержание калия

контроль 136 108 97

М45Р(лК41 + 50 т/га навоза 167 87 128

ИооРтК« + 25 т/га навоза 130 109 117

+ 25 т/га навоза 146 113 117

МипРюоК™ 146 92 125

Формирование урожая сахарной свёклы при длительном применении удобрений

Итогом изменения почвенного плодородия и поступления элементов питания в растения является урожай. Результаты исследований показали, что вносимые удобрения увеличивали массу 100 растений, более существенно в звене пар-озимые-свСкла. Удобрения повысили массу 100 растений к моменту прорывки на 32-60 % в паровом звене севооборота и на 22-32 % в звене с клевером. Наибольший прирост отмечен .. при дозе внесения NTOPj2oK<« +■ 25 т/га навоза парового звена севооборота, здесь масса 100 растений увеличилась по отношению к контролю на 60 %. Однако следует отметить, что масса растений увеличивалась непропорционально количеству внесённых удобрений. Повышенные дозы, в сравнении с умеренными, наоборот, несколько её снижали. Различия между массой растений на контроле и на удобренных делянках оставались до уборки.

Масса корнеплода постепенно увеличивается при повышении дозы минеральных удобрений с одной до трёх, а при внесении NPK по 190 кг/га остаётся на уровне варианта, где вносили N^P^IC« + 50 т/га навоза. Таким образом, положительное влияние на массу корнеплодов оказывает увеличение NPK только до тройной дозы (NijjPkoKuj).

Таблица б — Динамика роста сахарной свёклы при длительном применении удобрений, 2000-2002 гг.___

Сод-е варианта Масса 100 растений, г. Поражение корнеедом, % Масса корнеплода, г Соотношение листья/корень

середина вегетации перед уборкой середина вегетации перед уборкой

звено пар-озим ые-свёкпа

Ксиггроль 37,7 2,2 245,7 372,3 0,73 0,39

N«PMK« + 50 т/га навоза 53,5 4,2 297,3 495,3 U3 0,61

25 т/га навоза 60,0 4,3 336,3 526,0 1.14 0,63

Н|3;Р|В(|К|35 + 25 т/га навоза 58,9 2,8 313,3 504,7 1,17 0,66

NI*>PJ«OK»O 49,5 63 292,3 464,0 1,49 0,73

звено клеве р-озимые-свёкла

контроль 38,4 2,7 260,7 343,0 0,79 0,49

N«PwK« + 50 т/га навоза 50,7 4,8 318,7 500,7 1,15 0,69

+ 25 т/га навоза 49,3 5,8 351,7 492,0 1,02 0,75

Ni}sPlwlKiW + 25 т/га навоза 49,1 4,0 343,3 540,0 0,93 0,72

NmPiwKiío 47,0 4,7 312,3 487,3 1,36 0,85

В звене с клевером масса корнеплодов на всех вариантах опыта выше, чем в паровом эвене севооборота. Применение минеральной системы удобрения и повышенной дозы навоза способствовало в большей мере нарастанию массы листьев в середине вегетации, соотношение листья/корень на этих вариантах наибольшее.

К моменту уборки прирост корнеплодов по отношению к контролю увеличился, в паровом звене он составил 25-41 %, а в звене с клевером 42-57 %, причём наименьший прирост был отмечен на варианте с внесением NPK по 190 кг/га. На удобренных делянках парового звена отношение ботвы к корню составило 0,61-0,73, а в звене с клевером 0,69-0,85. На контрольном варианте это соотношение самое минимальное.

Площадь листовой поверхности сахарной свёклы является показателем интенсивности протекания ассимиляционных процессов в растении. Максимальная фотосинтезирующая поверхность формируется под влиянием минеральной системы питания.

Кроме усиления роста сахарной свёклы, минеральные н органические удобрения оказывают влияние на процесс сахаронакопления (Ксенз Л.И., 1977).

Результаты наших исследований свидетельствуют, что удобрения оказывают влияние на сахаристость корнеплодов (табл. 7).

Таблица 7 — Динамика накопления в корнеплодах сахара при длительном применении удобрений, %, 2000-2002 гг._

Срок определения

Содержание варианта сахаристость корнеплодов, %

середина вегетации перед уборкой

Звено пар-ознмые-свёкла

Контроль 14,6 16,7

М4}Р<м)К<5 + 50 т/га навоза 14,0 15,8

НиРиоКчо + 25 т/га навоза 14,2 15,6

ЫшРщоКи, + 25 т/га навоза 14,5 15,3

14,2 15,0

звено клевер-озимые-свёкла

Кошроль 14,5 16,7

Ы^РбоК« + 50 т/га навоза 13,7 16,0

М«Р|Ц|К9о + 25 т/га навоза 13,8 15,5

Н)1<Р|ы>К|з,1 + 25 т/га навоза 13,3 15,0

13,8 15,1

Так, в середине вегетации сахаристость корнеплодов на контрольном варианте выше, чем на удобренных делянках: в паровом звене на 0,1-0,6 %, в звене с клевером на 0,7-1,2 %. Это объясняется тем, что в растениях, получивших минеральное питание, ростовые процессы шли более интенсивно, н, особенно интенсивно, проходило развитие листовой поверхности. Поэтому

продукты фотосинтеза использовались на новообразование тканей. Наибольшая сахаристость корнеплодов на удобренных делянках в этот период в паровом звене была на варианте, где вносили тройную дозу минеральных удобрений н 25 т/га навоза — 14,5 %, а в звене с клевером варианты с двойной дозой туков + 25 т/га навоза и NPK по 190 кг/га, здесь сахаристость составила 13,8 %. Следует отметить, что на удобренных делянках сахаристость корнеплодов парового звена севооборота в целом выше, чем у корнеплодов клеверного звена на 0,3-1,2 %.

К уборке различия в сахаристости корнеплодов сахарной свёклы на контроле и при внесении удобрений ещё существеннее. Таким образом, под действием удобрений снижается сахаристость корнеплодов, причём тем сильнее, чем выше доза минеральных удобрений и ниже доза навоза.

Содержание в сахарной свёкле сухих веществ, азота, фосфора и калия при длительном применении удобрений

По данным наших исследований содержание сухих веществ в сахарной свёкле непрерывно повышается от начала к концу вегетации. В начале вегетации влияние удобрений на содержание сухих веществ в растениях не прослеживается. К середине вегетации содержание сухих веществ в целом увеличилось, однако различия по вариантам незначительны. Влияния различных доз удобрений не установлено. Перед уборкой отмечено снижение содержания сухих веществ на удобренных вариантах по отношению к контролю как в паровом, так и в клеверном звене севооборота. Влияния различных доз удобрений также не обнаружено. Следовательно, содержание сухих веществ в сахарной свёкле не зависит от внесения различных доз минеральных и органических удобрений.

Опыты E.H. Алексеевой (1967) показали, что в зоне неустойчивого увлажнения изменение химического состава растений сахарной свёклы под влиянием условий минерального питания не всегда соответствуют нормам элементов питания, поступивших с удобрениями в почву. Например, содержание калия в листьях свёклы уменьшается при внесении удобрений, а азота и фосфора, наоборот, повышается. Содержание зольных элементов в корнеплодах под влиянием удобрений изменяется незначительно. Урожайность свёклы увеличивается непропорционально кормам внесения удобрений. E.H. Алексеева (1968) объясняет это уменьшением содержания калия в листьях, что, в свою очередь, влияет на ход биологических процессов и отток в корнеплод продуктов ассимиляции.

По результатам наших исследований азота в листьях содержится больше, чем в корнеплодах. Синтез органического вещества происходит, главным образом, в листьях, в силу чего протоплазма последних более жизнедеятельна, и требует больше элементов минерального питания,

К моменту формирования густоты стояния не замечено существенных различий в содержании азота в растениях сахарной свёклы при разных уровнях питания в паровом звене севооборота. В звене клевер-озимые-свёкла со-

держание в растениях азота по вариантам было ниже, чем на контрольном варианте на 0,34-0,92 %. К середине вегетации различия более существенны. Отмечено усиление поступления азота в растения при внесении удобрений. В паровом звене наибольшее содержание азота в листьях отмечено на фоне внесения тройной дозы минеральных удобрений и 25 т/га навоза. Внесение ЫрК по 190 кг/га не привело к дальнейшему увеличению содержания азота в листьях. В корнеплодах содержание азота составило 0,67 % при внесении НиР№К« + 50 т/га навоза, а внесение МиоРиоКио повысило его до 0,91 %. Перед уборкой проце1гшое содержание общего азота в листьях снизилось на вариантах с дозами внесения ^РздК« + 50 т/га навоза, Мм^юКад + 25 т/га навоза и ЫмоРиоКио парового звена севооборота соответственно на 20, 24 и 10 а на контроле отмечено его повышение на 42 %. В корнеплодах же содержание азота осталось примерно на том же уровне, что и в середине вегетации, но различия на удобренных вариантах более сглажены - 0,70-0,76 %. В звене с клевером перед уборкой также снизилось содержание азота в листьях, хотя и в меньшей степени, чем в паровом звене. В корнеплодах содержание общего азота снизилось в 1,2-1,9 раза, а по отношению к контролю в 1,1-1,4 раза.

Наблюдения за динамикой поступления фосфора в сахарную свёклу в период ей роста и развития показали, что наличие удобрений способствует увеличению поступления этого элемента в растения. Уже в начале вегетации наблюдается заметное увеличение его содержания в (ухом веществе растений на удобренных вариантах по сравнению с контролем. В середине вегетации содержание фосфора'в листьях и корнеплодах уменьшается, в связи с интенсивным нарастанием органического вещества, однако закономерность, наблюдаемая ранее, сохраняется. В обоих звеньях севооборота повышение дозы удобрений ведёт к увеличению содержания фосфора в растениях. К уборке содержание фосфора в ботве и корнеплодах на удобренных вариантах также выше, чем на контроле в обоих звеньях севооборота.

Применение удобрений способствует усилению поглощения калия свёклой в начале вегетации. В середине вегетации содержание калия в листьях на контрольном варианте возросло по сравнению с удобренными вариантами в звене пар-озимые-свёкла. Так, при внесении одной дозы минеральных удобрений и 50 т/га навоза содержание калия в листьях составило 7,16 %. При дальнейшем увеличении дозы минеральных удобрений содержание калия снижалось до 5,93 %, а при внесении ОТК по 190 кг/га увеличилось до 6,43 %. Подобная тенденция наблюдается и в корнеплодах: здесь процентное содержание калия снижается с 1,50 % на фоне КиР^Кчз + 50 т/га навоза до 1,31 % на при внесении И^Р^К^ + 25 т/га навоза и увеличивается до 1,67 % на варианте с применением минеральной системы удобрения. К концу вегетации содержание калия в корнеплодах не снижается, а в листьях снижается в 1,2-1,5 раза в паровом звене на всех вариантах, за исключением варианта с дозой внесения ЫизРиоКш + 25 т/га навоза, в звене с клевером только при внесении К^РбоК« + 50 т/га навоза и №)оРшКад + 25 т/га навоза в 1,2 раза.

Таблица 5 - Содержание в растениях азота, фосфора и калия в конце вегетации, % к абсолютно сухому веществу, 20002002 г.

Содержание варианта Содержание азота Содержание фосфора Содержание калия

листья Корень листья -корень листья корень

звено пар-озим ые-свёкла

Контроль 3,25 0,59 0,81 0,37 5,86 1.47

+ 50 т/га навоза 2,72 0,70 0,90 0,40 5,89 136

НюР^К« + 25 т/га навоза 2,56 0,76 0,88 0,49 5,63 1,40

25 т/га навоза 2,71 0,75 1,05 0,46 6,30 1,35

МмоРиоКмв 2,92' 0,71 1,67 0,44 5,26 1,42

звено клевер-озим ые-свёкла

Контроль 2,12 0,54 0,95 0,34 6,38 1,51

Ы«Р«К«4 50 т/га навоза 2,28 0,62 1,00 0,44 5,57 1,63

Н»Р1МКю+25 т/га навоза 2,12 0,61 1,06 0,41 4,98 1,60

25 т/га навоза 2,48 0,73 1,04 0,52 5,63 1,76

2,31 0,78 0,98 0,54 5,84 1,67

Продуктивность сахарной свёклы н технологические качества

корнеплодов

Данные по урожайности корнеплодов сахарной свёклы в 2000-2002 гг. свидетельствуют о том, что за 65 лет внесения удобрений в зерносвеклович-ном севообороте наиболее благоприятный уровень почвенного плодородия для получения высоких урожаев корнеплодов сложился на вариантах с повышенными дозами минеральных удобрений. Наибольшая урожайность получена при внесении Н|35р|80К|35 + 25 т/га навоза, здесь прибавка урожая составляет 9,0 т/га в паровом звене и 8,4 т/га в звене с клевером. Самая низкая урожайность получена на фоне + 50 т/га навоза - 38,7 и 38,6 т/га

соответственно. При внесении 1^,9оР|адк1,>о в паровом звене получена прибавка 7,1 т/га. Внесение удобрений в дозе КадР^Кед + 25 т/га навоза окупилось такой же прибавкой урожая, как и внесение ОТК по 190 кг/га - 7,2 т/га, а в клеверном звене прибавка на фоне минеральной системы удобрения составила 7,9 т/га. Меньшая урожайность на этом фоне в паровом звене связана с меньшей густотой стояния растений — 83,4 тыс. шт/га по сравнению с 86,4 тыс. шт/га в звене с клевером. Урожайность листьев увеличилась на всех удобренных делянках, наиболее сильно — в 2 раза и более при повышенных дозах минеральных удобрений. За счёт увеличения урожайности на всех удобренных вариантах опыта увеличился сбор сахара.

Максимальный сбор сахара в 2000-2002 годах был на вариантах с внесением N«1? 1^0^90 + 25 т/га навоза и НщР|юКш + 25 т/га навоза, где он составил в паровом звене 6,23 и 6,39 т/га, и в клеверном звене 6,18 т/га соответственно. Прибавка по отношению к контролю составила на этих вариантах в паровом звене 0,77 н 0,93 т/га, и 0,72 т/га в звене с клевером.

Было установлено, что вносимые удобрения изменяли технологические качества корнеплодов сахарной свёклы (табл. 8). Доброкачественность сока снижалась с увеличением дозы минеральных удобрений, достигая минимума на варианте с внесением Н|9вРцоК|90, где составил 89,1 % в паровом звене севооборота и 89,7 % в звене с клевером.

Потери сахара в мелассе с увеличением дозы вносимых удобрений увеличивались. Максимальные потери сахара были обнаружены на варианте с внесением Г^здРшКт как в звене с паром, так и в звене с клевером. Так как под влиянием удобрений снижалась доброкачественность сока, возрастали потери сахара в мелассе, соответственно снизился выход сахара. Наибольшим он был на контрольном варианте в обоих звеньях севооборота, постепенно снижаясь при увеличении дозы минеральных удобрений.

Таким образом, технологические качества корнеплодов сахарной свёклы ухудшались при увеличении дозы минеральных удобрений, наиболее сильно при минеральной системе удобрения (ЫцоРиоКм).

Таблица & - Продуктивность сахарной свёклы при длительном применении удобрений, 2000-2002 гг. •

Содержание варианта Густота, тыс. штУга Урожайность, т/га Сахаристость, " % Сбор сахара, т/га

листьев корнеплодов

звено пар-ози мые-свбкла

контроль 85,0 12,7 32,8 16,7 5,46

т/га навоза 86,9 22,9 38,7 15,8 6,11

ИэоРиоКзд + 25 т/га нааоаа 86,1 24,8 40,0 15,6 6,23

МшРиоКда + 25 т/га навоза 86,6 27,3 41,8 153 639

Ь'гюРию^и 83,4 28,3 39,9 15,0 5,98

звено клеве р-озим ые-свекла

контроль 86,6 15,8 32,8 16,7 5,46

¡Ч«Р«|К« + 50 т/га навоза 86,3 26,3 38,6 16,0 6,17

¡М«Р1И1К*,+ 25 т/га навоза 87,8 29,8 39,9 15,5 6,18

^иРиюКш + 25 т/га навоза 86,4 29,5 41,2 15,0 6,18

Ы|эдР|9оК(ч<> 84,4 34,7 40,7 15,1 6,15

НСР общ 1.1 4,7 0,3 0,88

Энергетическая и экономическая эффективность применения удобрений

Результаты энергетической оценки длительного применения удобрений в зерносвекловнчном севообороте позволили установить, что энергия, накопленная в урожае сахарной свёклы повышалась с увеличением дозы вносимых туков (табл. 9). Наибольшего значения прирост энергии в урожае в паровом звене севооборота достигает при внесении Нц}Р|юК|и + 25 т/га навоза 38,3 ГДж/га, а в клеверном звене — при внесении ЗДодР^Кт 39,7 ГДж/га. Затраты энергии на получение прибавки урожая возрастают пропорционально увеличению вносимых доз минеральных удобрений, в то время как прибавка энергии растёт медленно. Всё это оказывает влияние на коэффициент энергетической эффективности. Он снижается с увеличением дозы вносимых удобрений.

Расчеты показывают, что стоимость прибавки увеличивается при повышении дозы вносимых минеральных удобрений с одной до трёх. В наших исследованиях наиболее экономически выгодным является вариант, где вносили КиР<£|К45 + 50 т/га навоза. Прибыль на 1 га посевов сахарной свеклы здесь составила 3,83 тыс. руб/га в паровом звене севооборота и 3,73 тыс. руб/га в клеверном звене, а на 1 тонну продукции соответственно 0,65 и 0,64 тыс. руб/га. Несколько менее прибыльным оказался вариант с внесением двойной

дозы минеральных удобрений и 25 т/га навоза. На этом фоне дополнительный доход на 1 гектар составил 3,12 тыс. рублей в паровом звене и 3,02 тыс. рублей в звене с клевером.

Несмотря на прибавку урожая и увеличение сбора сахара, внесение повышенных доз минеральных удобрений экономически не оправдано. Рентабельность резко снижается с увеличением дозы минеральных удобрений с одной до трёх и при уменьшении количества навоза. При минеральной системе удобрения прибыль от прибавки урожая не перекрывает расходов на его выращивание.

Таблица? -Энергетическая и экономическая эффективность систем удобрения, применяемых в севообороте.

Содержание варианта Прибавка энергии, ГДж/га Затраты энергии на получение прибавки, ГДж/га Коэффициент энергетической эффективности Итого затрат на внесение удобрений, тыс. рубЛа Прибыльные, руб. Рентабельность дополнительных затрат, %

на 1 га на 1 т продукции

звено пар-ознмые-евекла

контроль - - - - - - -

Ы«РбоК45 + 50 т/га навоза 27,2 5,75 4,7 2,07 3,83 0,65 185

М«,РгаКад + 25 т/га навоза 33,0 10,88 3,0 4,08 3,12 0,43 76

МШРтК„5 + 25 т/га навоза 383 15,94 2,4 6,10 2,90 0,32 48

М|9оР1«оК|ЭД 33,0 21,47 1.5 7,57 - -

звено клевер-озимые-свёкла

контроль - - - - - - -

К^Р^, + 50 т/га навоза 31,1 5,75 5,4 2,07 3.73 0,64 180

МадРцпКзд + 25 т/га навоза 36.9 10,88 3,4 4,08 3,02 0,42 74

М|з;Р|иК|з; + 25 т/га навоза 39.0 15,94 2,4 6,10 2,30 0,27 38

39,7 21,47 1.8 7,57 0,33 0,04 5

Выводы:

1. Длительное систематическое применение удобрений на всех вариантах опыта положительно влияет на структурно-агрегатный состав почвы и увеличение водопрочности почвенной структуры, однако наличие в севообороте клевера в большей мере, чем удобрения, способствует увеличению содержания агрономически ценных агрегатов и повышению их водопрочностн. Улучшение структурно-агрегатного состава почвы происходит, главным образом, за счёт снижения содержания глыбистой фракции и увеличения количества агрегатов размером 2-1 мм.

2. Лучшие агрофизические и агрохимические условия складываются в пахотном горизонте, состоящим из агрегатов размером 10-2 мм.

3. Плотность твёрдой фазы почвы имеет тенденцию к снижению при внесении повышенных доз минеральных удобрений в сочетании с навозом. Длительное систематическое применение удобрений способствует снижению межагрегатной пористости, главным образом, в слое 10-30 см, а также увеличению пористости агрегата и суммарной агрегатной пористости.

4. Удобрения не влияют на содержание запасов влаги в почве перед посевом. При внесении органических и минеральных удобрений отмечено увеличение водопотребления сахарной свёклы, при этом снижается коэффициент водопотребления и транслирации. Повышенные дозы минеральных удобрений способствуют увеличению объёма пор капиллярного обводнения.

5. Удобрения влияют на физико-механические свойства почвы. Увеличение дозы минеральных туков способствует, повышению твёрдости и липкости почвы, а внесение повышенных доз навоза, умеренных доз минеральных удобрений и выращивание в севообороте клевера способствуют оптимизации этих показателей.

6. Длительное систематическое применение органических и минеральных удобрений обусловливает повышение содержания питательных элементов в почве, при этом происходит обогащение азотом и фосфором пахотного и подпахотного слоёв почвы. На почвах, хорошо обеспеченных фосфором, дозу фосфорных удобрений под сахарную свёклу можно снизить на 10-15 %. Содержание обменного калия в почве также повышается, хотя и в меньшей степени, чем фосфора.

7. Содержание сухих веществ в растениях сахартй свёклы является более устойчивым показателем, чем содержание №К. В листьях сухих веществ содержится меньше, чем в корнеплодах.

8. Применение удобрений повышало содержание фосфора в сахарной свёкле, при этом в корнеплодах фосфора содержится меньше, чем в листьях.

Удобрения усиливают рост и развитие сахарной свёклы. С увеличением их доз повышается интенсивность нарастания листовой поверхности и массы корнеплода,

10. Внесение органических и минеральных удобрений повышает урожайность сахарной свёклы на 18-27 % и сбор сахара на 0,650,93 т/га. Сахаристость корнеплодов при внесении возрастающих доз минеральных удобрений снижается на 0,7-1,7 %.

11. Внесение повышенных доз минеральных удобрений ведСт к ухудшению технологических качеств корнеплодов сахарной свёклы. Hat)более оптимальной является доза внесения NijPsoK« + 50 т/га навоза.

12. Наибольший энергетический и экономический эффект от удобрений получается при применении органо-минеральной системы из расчёта 50 т/га навоза в чСрный пар н туков под свёклу N^jPtoK,), а с учётом последействия удобрений на другие культуры севооборота N9().i3sP|2a-i8üK<KM)5 + 25 т/га навоза.

Предложения производству

1. На основании проведённых исследований установлено, что в условиях неустойчивого увлажнения ЦЧП, в целях повышения почвенного плодородия, оптимизации агрофизических показателей пахотного слоя почвы, экономии энергетических ресурсов, увеличения сбора сахара с единицы сырья и посева, рекомендуется вносить органические удобрения в дозе 50 т/га в чёрный пар н минеральные удобрения непосредственно под сахарную свёклу в дозе И^РбйК^.

2. При недостатке органических удобрений, в условиях дефицита применения удобрений и с учётом их последействия на другие культуры севооборота рекомендуется вносить М^Рио^м под свёклу и 25 т/га навоза в паровое поле.

3. На почвах с высоким содержанием фосфора дозу фосфорных удобрений можно снизить на 10-15 %.

Список опубликованных работ

1. Сумин А.Н. Влияние длительного применения удобрений на агрофизические показатели почвы и продуктивность сахарной свёклы в севообороте/ АЛ. Сумин// Аграрная наука XXI века: Материалы международной научно-практической конференции молодых ученых и специалистов. - Воронеж: ВГАУ, 2001. - С. 73 - 76.

2. Сумин А.Н. Длительное применение удобрений и продуктивность / А.Н.Сумин В.И. Кураков//Сахарная свёкла. - 2001. 7, - С. 12-14.

3. Основные параметры воспроизводства почвенного плодородия при длительном применении удобрений в зерносвекловичном севообороте /А.Н. Сумин И др.// Научное обеспечение устойчивого свекловодства в

России; Материалы международной научно-практической конференции, посвященной 80-летию ВНИИСС. - Воронеж: "Истоки", 2003. - С. 102-107.

Тип. ВГАУ, зак. 489 - 2004 г., т. 100экз., объем 1,0 п.л.