Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

Влияние агрохимических свойств дерново-подзолистых и серых лесных почв на эффективность применения минеральных удобрений под картофель

ВАК РФ 06.01.04, Агрохимия

Автореферат диссертации по теме "Влияние агрохимических свойств дерново-подзолистых и серых лесных почв на эффективность применения минеральных удобрений под картофель"

На правах рук

Л'

Швыркина Светлана Викторовна

ВЛИЯНИЕ АГРОХИМИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ДЕРНОВО-

ПОДЗОЛИСТЫХ И СЕРЫХ ЛЕСНЫХ ПОЧВ НА ЭФФЕКТИВНОСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ МИНЕРАЛЬНЫХ УДОБРЕНИЙ ПОД КАРТОФЕЛЬ

Специальность 06.01.04 - агрохимия АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание учёной степени кандидата сельскохозяйственных наук

005546673

п Т ДПР

Москва, 2014

005546673

Работа выполнена в лаборатории оценки эффективности минеральных удобрений в основных природно-климатических зонах страны Всероссийского научно-исследовательского института агрохимии им. Д.Н. Прянишникова.

доктор сельскохозяйственных наук Шафран Станислав Ароиович

Капранов Владимир Николаевич

доктор сельскохозяйственных наук Государственное научное учреждение Московский научно-исследовательский институт сельского хозяйства «Немчиновка», лаборатория удобрений и мелиорантов, ведущий научный сотрудник

Лапушкин Всеволод Михайлович

кандидат биологических наук Российский государственный аграрный университет - МСХА имени К.А. Тимирязева, кафедра агрономической, биологической химии и радиологии, доцент

Ведущая организация: ГНУ Всероссийский научно -

исследовательский институт картофельного хозяйства им. А.Г. Лорха

Защита состоится «29.» мая 2014 г. в « М » часов на заседании Диссертационного Совета Д 006.029.01 при Государственном научном учреждении Всероссийский научно -исследовательский институт агрохимии им. Д.Н. Прянишникова Российской академии сельскохозяйственных наук (ГНУ ВНИИА Россельхозакадемии). Адрес: 127550, Москва, ул. Прянишникова, 31а.

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

Автореферат разослан « JIQjKF^/ 2014 года, размещен на сайге ГНУ

Всероссийского научно-исследовательского института агрохимии имени Д.Н. Прянишникова www.vniia-pr.ru.

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

Научный руководитель: Официальные оппоненты:

Ученый секретарь диссертационного совета

Никитина Любовь Васильевна

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы.

Одной из актуальных задач современного земледелия является снижение затрат питательных веществ удобрений на формирование единицы урожайности сельскохозяйственных культур.

К одному из способов достижения указанной цели относится дифференцированное применение питательных веществ в зависимости от агрохимических свойств почв.

Для выполнения поставленной задачи необходима соответствующая нормативно-справочная информация. К настоящему времени подобная нормативная база разработана только для зерновых культур.

В агрохимической науке накопилось много исследований по изучению эффективности минеральных удобрений в различных почвенно-климатических зонах. Однако при их обобщении не учитывалось взаимодействие агрохимических свойств почв и их влияние на эффективность минеральных удобрений.

На основании изложенного, работа по изучению влияния агрохимических свойств почв на эффективность применения минеральных удобрений под картофель является актуальной.

Цель исследований — изучить взаимодействие основных питательных веществ дерново-подзолистых и серых лесных почв на эффективность применения минеральных удобрений под картофель в Центральном федеральном округе.

Задачи исследований:

1. Выявить тесноту, форму и направление связи между прибавкой урожая картофеля и агрохимическими свойствами почвы (содержание подвижного калия, подвижного калия, легкогидролизуемого азота, реакции почвенной среды и гумуса).

2. Исследовать влияние возрастающих доз минеральных удобрений на прибавку урожая картофеля на дерново-подзолистых и серых лесных почвах в зависимости от основных агрохимических свойств почв.

3. Определить окупаемость минеральных удобрений прибавкой урожая картофеля в зависимости от основных агрохимических показателей почв.

4. Установить экономический эффект от применения минеральных удобрений под картофель при различных сочетаниях агрохимических свойств почв.

Научная новизна работы.

Впервые на базе обширного экспериментального материала изучено влияние взаимодействия основных агрохимических свойств дерново-подзолистых и серых лесных почв на эффективность применения азотных, фосфорных и калийных удобрений, вносимых под картофель в Центральном федеральном округе. Установлено комплексное влияние реакции почвенной среды, содержания гумуса, легкогидролизуемого азота, подвижных форм фосфора и калия на прибавку урожая и окупаемость минеральных удобрений прибавкой урожая картофеля. Определена экономический эффект от применения минеральных удобрений под картофель в зависимости от сочетания основных агрохимических параметров дерново-подзолистых и серых лесных почв.

Основные положения, выносимые на защиту.

1. Связь прибавки урожая картофеля от минеральных удобрений с основными агрохимическими свойствами дерново-подзолистых и серых лесных почв.

2. Прибавка урожая картофеля от минеральных удобрений на дерново-подзолистых и серых лесных почвах.

3. Окупаемость минеральных удобрений на дерново-подзолистых и серых лесных почвах.

4. Экономическая эффективность применения минеральных удобрений под картофель на почвах с различными агрохимическими свойствами

Практическая значимость работы.

Выявленные связи между основными факторами в системе «почва -удобрение — растение» могут быть использованы в качестве теоретического обоснования для разработки математических моделей прогноза прибавки урожая картофеля в зависимости от конкретной агрохимической ситуации и доз минеральных удобрений и нормативной базы.

Табличная интерпретация таких моделей, выполненная по дерново-подзолистым и серым -лесным почвам, может быть использована для дифференцированного применения минеральных удобрений под картофель с учётом содержания основных питательных веществ в почвах, что даёт возможность уменьшить расход минеральных удобрений на формирование единицы урожая картофеля.

Личный вклад автора.

Соискатель принимала непосредственное участие: в обработке обширной информации данных полевых опытов, проведённых агрохимической службой на дерново-подзолистых и серых лесных почвах Центрального федерального округа с картофелем, включающей

статистический анализ данных, расчёт прибавок и окупаемости минеральных удобрений прибавкой урожая картофеля, а также определение экономической эффективности применения минеральных удобрений.

Апробация работы и публикации.

Результаты исследований доложены на 46-й международной научной конференции молодых ученых, докторантов, аспирантов и соискателей учёных степеней доктора и кандидата наук «Эффективность применения средств химизации в современных технологиях возделывания сельскохозяйственных культур» (ВНИИА, 2012) и 47-й международной научной конференции молодых учёных, специалистов - агрохимиков и экологов «Перспективы применения средств химизации в ресурсосберегающих агротехнологиях» (ВНИИА, 2013). По результатам диссертации опубликовано 5 статей, в том числе 2 - в рецензируемом журнале, рекомендованном ВАК РФ для публикации результатов исследований соискателями учёных степеней.

Структура и объём диссертации.

Диссертация состоит из введения, методического раздела, обзора литературы, четырёх глав экспериментальной части, экономической эффективности применения минеральных удобрений под картофель, выводов, предложения производству, списка используемой литературы. Материал диссертации изложен на 207 страницах машинописного текста. Текстовая часть сопровождается 55 таблицами и 33 рисунками. Список литературы включает 152 наименования, в том числе 17 на иностранных языках.

ОБЪЕКТ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

В качестве объекта исследования выбран картофель, возделываемый на дерново-подзолистых и серых лесных почвах Центрального федерального округа.

Исходной информацией являлись полевые опыты, которые провела агрохимическая служба.на дерново-подзолистых и серых лесных почвах Центрального федерального округа. Исследования проведены в соответствии с «Методикой разработки нормативов окупаемости минеральных удобрений прибавкой урожая сельскохозяйственных культур» (2009), в основу которой положен метод математического моделирования, позволяющий установить форму, направление и тесноту связи между аргументами системы и результативными признаками и спрогнозировать прибавку урожая от удобрений и их окупаемость при различных сочетаниях изучаемых факторов.

В качестве исходной информации использованы сопряжённые данные урожаев картофеля и агрохимических показателей почвы, полученные в

полевых опытах? в которых схема опыта позволяет выделить отдельно действие азотных, фосфорных и калийных удобрений на фоне абсолютного контроля и на фоне соответствующих парных сочетаний (на фоне фосфорных и калийных удобрений для азотных удобрений, на фоне МК - для фосфорных удобрений и на фоне ЫР - для калийных удобрений).

В конечном итоге сформировалась выборка с достаточным количеством сопряжённых данных «агрохимические показатели почвы -дозы удобрений - урожайность», которая использовалась для математического моделирования.

Содержание легкогидролизуемого азота определялось по методу Корнфилда, подвижных форм фосфора и калия по методу Кирсанова, гумуса по методу Тюрина.

Результаты анализа позволили установить, какие именно свойства почв оказывали наиболее существенное влияние на формирование прибавки урожайности картофеля, для расчётов выбираются наиболее значимые из них.

Значения прибавок были сгруппированы по группам обеспеченности почв подвижными формами фосфора и калия — низкое, среднее, повышенное, высокое. Группировка доз азотных, фосфорных и калийных удобрений осуществлена по фактическим данным, представленным в выборке.

В результате проведённых расчётов получены данные по прибавке урожайности и окупаемости минеральных удобрений с учётом комплекса наиболее значимых агрохимических свойств почв.

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

Характеристика выборки почв.

В ходе исследований было обработано более 1 ООО наблюдений на почвах разного гранулометрического состава дерново-подзолистых и подтипах серых лесных почв.

Характеристика выборок, по которым выполнены расчеты, приведена в таблице 1.

Полученные данные характеризуются широким диапазоном значений по каждому агрохимическому показателю.

В работе рассматривались данные по содержанию гумуса, рН, легкогидролизуемого азота и содержанию подвижных форм фосфора и калия в почве, а также дозы азотных, фосфорных и калийных удобрений.

Таблица 1

Характеристика выборок почв___

Почва Число людений, п Гумус, % и м К о. N л.г. по Корнфилду 1/1 О СЧ о< О N Ы £ 13 м о Прибавка урожайности, ц/га Окупаемость, кг/кг

■а X мг/кг ££

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Опыты с внесением азотных удобрений. Дерново-подзолистые почвы

Супесчаные 48 1,9... 2,2 4,1... 6,4 56... 123 50... 241 30... 205 60... 150 13... 25 11... 36

Суглини стые 90 1,6... 2,0 3,0... 6,5 13... 140 34... 325 38... 252 60... 150 6... 74 10... 108

Опыты с внесением азотных удобрений. Серые лесные почвы

светлосерые лесные 195 0,9... 2,6 4,6... 7,2 42... 217 20... 250 35... 223 30... 150 9...41 12... 70

серые лесные 602 1,4... 5,2 4,3... 6,0 5... 274 30... 355 32... 250 30... 150 7...45 9... 72

темно- серые лесные 183 1,9... 4,9 4,4... 6,0 102 251 34... 138 47... 200 60... 150 11...41 19... 27

Опыты с внесением фосфорных удобрений. Дерново-подзолистые почвы

Супесчаные 268 1,1... 4,8 4,1... 7,1 59... 129 50... 600 18... 535 30... 150 13... 47 17... 113

Суглини стые 310 0,8... 4,0 4,0... 7,0 13... 162 12... 500 15... 420 30... 150 11... 23 10... 64

Опыты с внесением калийных удобрений. Дерново-подзолистые почвы

Супесчаные 247 1,0... 2,7 4,0... 6,7 56... 115 17... 390 35... 520 60... 150 15...50 11... 84

Суглини стые 230 0,9... 4,0 4,0... 7,5 15... 145 20... 325 13... 570 60... 150 22...36 16... 55

Влияние агрохимических свойств почв на эффективность азотных удобрений при внесении под картофель на дерново-подзолистых почвах.

Результаты корреляционного анализа (табл. 2), характеризующего влияние обеспеченности почв легкогидролизуемым азотом на эффективность азотных удобрений под картофель на дерново-подзолистых почвах, показали наличие обратной по направлению (г = -0,25...-0,67), криволинейной по форме, сильной по тесноте (т) = 0,66...0,85) и достоверной по значимости (1 = 0,001) связи.

Таблица 2

Связь прибавки урожая картофеля от азотных удобрений

Аргументы системы Корреляция Критерий линейности корреляции

Линейная Криволинейная

коэффициенты уровень значимости корреляционное отношение индекс детерминации уровень значимости Бф Рт

корреляции детерминации

1 2 3 4 5 6 7 8 9

Супесчаные

Гумус 0,23 0,05 0,200 0,63 0,40 0,001 25,7 251

рН -0,31 0,10 0,050 0,33 0,11 0,001 0,6 251

N л.г. -0,25 0,06 0,100 0,66 0,44 0,001 3,0 3,8

Р205 0,29 0,08 0,100 0,56 0,31 0,001 2,1 3,8

к2о 0,44 0,19 0,010 0,52 0,27 0,001 0,9 4,5

Дозы 0,15 0,02 0,400 0,73 0,53 0,001 9,0 4,5

Средне- и тяжелосуглинистые

Гумус 0,17 0,03 0,100 0,32 0,10 0,001 7,6 253

рН -0,37 0,14 0,001 0,35 0,12 0,001 - -

N л.г. -0,67 0,45 0,001 0,85 0,72 0,001 8,0 2,6

Р2О5 0,43 0,18 0,001 0,58 0,34 0,001 1,8 2,6

к2о 0,34 0,12 0,001 0,47 0,22 0,001 6,1 19,5

Дозы 0,32 0,10 0,010 0,52 0,27 0,001 4,8 5,7

Зависимость эффективности азотных удобрений под картофель на дерново-подзолистых почвах от обеспеченности почв подвижным фосфором (табл. 2) проявлялась как средняя по тесноте между изучаемыми признаками. При этом более трети изменчивости прибавки урожая картофеля (31-34%) обусловлены вариацией содержания подвижного фосфора в почве.

Зависимость эффективности азотных удобрений под картофель на дерново-подзолистых почвах от содержания подвижного калия в почве

(табл. 2) проявлялась как средняя по тесноте и прямая по направлению. Так, коэффициенты корреляции колебались в интервале 0,34...0,44, а корреляционные отношения — 0,47...0,52 при уровне значимости 0,010...0,001. Оценка степени приближения криволинейной зависимости к прямолинейной свидетельствует о преимуществе последней. В обоих случаях (супесчаные почвы, средне- и тяжелосуглинистые почвы) Рф < Рт.

Связь между дозами азота и величиной прибавки урожая картофеля от азотных удобрений (табл. 2) во всех случаях была прямая по направлению, средняя (для средне- и тяжелосуглинистых почв) и сильная по тесноте (для супесчаных почв) и криволинейная по форме, что подтверждается оценкой связи по критерию линейности корреляции (Рф > Рт).

Таким образом, результаты корреляционного анализа прибавки урожая картофеля от азотных удобрений с агрохимическими свойствами дерново-подзолистых почв (табл. 2) показали, что эффективность азотных удобрений при внесении под картофель на дерново-подзолистых почвах зависит в большей степени от влияния: содержания легкогидролизуемого азота, подвижного фосфора, содержания подвижного калия, а также доз азота.

Используя эти факторы, как наиболее значимые, определялся их вклад в формирование прибавки урожая картофеля. Затем выводились уравнения регрессии отдельно для каждого фактора систем, по которым проводился соответствующий расчёт, результаты которого приведены в таблице 3.

Таблица 3

Эффективность применения азотных удобрений под картофель на дерново-подзолистых средне- и тяжелосуглинистых почвах_

Дозы азота, кг/га Содержание легкогидролизуемого азота, мг/кг

<50 >100

Р205, мг/кг Р205, мг/кг

<50 | >150 <50 | >150

К20, мг/кг К20, мг/кг

<80 | >170 | <80 | >170 <80 | >170 | <80 | >170

Урожай и его прибавка, ц/га

0 102 107 107 112 145 153 152 160

60 28 42 51 65 6 20 29 43

90 31 45 54 68 9 23 32 46

120 34 48 57 71 12 26 36 50

150 37 51 60 74 16 30 39 53

Окупаемость, кг/кг

60 42 70 85 108 10 33 48 72

90 34 50 60 76 10 26 36 51

120 28 40 48 59 10 22 30 42

150 25 34 40 49 11 20 26 35

Приведенные данные говорят о том, что по мере увеличения содержания в почве подвижных форм фосфора и калия возрастала прибавка урожая и окупаемость азотных удобрений. Так, на дерново-подзолистых средне- и тяжелосуглинистых почвах одновременное увеличение степени обеспеченности почв Р205 и К20 способствовало приросту прибавки урожайности и окупаемости азотных удобрений в 1,3-1,8 раз. Напротив, при более высоком содержании легкогидролизуемого азота эффективность азотных удобрений снижалась, но при этом отмечался прирост урожая картофеля в контрольном варианте (табл. 3).

На почвах с содержанием подвижного фосфора >150 мг/кг, подвижного калия >170 мг/кг и легкогидролизуемого азота >100 мг/кг суммарная урожайность картофеля, полученная за счёт улучшения степени обеспеченности дерново-подзолистых почв питательными веществами и за счёт внесения азотных удобрений, превышала 200 ц/га.

Влияние агрохимических свойств почв на эффективность азотных удобрений при внесении под картофель на серых лесных почвах.

Корреляционный анализ показал, что на эффективность азотных удобрений на серых лесных почвах большое влияние оказала степень обеспеченности почв легкогидролизуемым азотом (табл. 4). В зависимости от подтипа корреляционные отношения составляли 0,53-0,59, а индекс детерминации - 0,28-0,35.

Содержание подвижного фосфора также оказало существенное влияние на эффективность азотных удобрений под картофель на серых лесных почвах (табл.4). Корреляционные отношения варьировали от 0,37 до 0,57 при индексе детерминации 0,14-0,32.

Зависимость эффективности внесения азотных удобрений под картофель на серых лесных почвах от содержания подвижного калия в почве (табл. 4) проявлялась как средняя по тесноте. Так, значения коэффициентов корреляции колебались в интервале 0,30...0,32, а корреляционного отношения - 0,43...0,54 при уровне значимости 0,001.

На эффективность азотных удобрений определённое влияние оказала реакция почвенной среды (табл. 4) на серых и тёмно-серых лесных почвах. Связь носила криволинейный характер, корреляционные отношения составляли 0,65 и 0,49. Для светло-серых лесных почв корреляция по форме проявлялась как линейная (Рф < Рг) и была слабой по тесноте (г = 0,31).

Зависимость между дозами азота и величиной прибавки урожая картофеля от азотных удобрений при возделывании его на серых лесных почвах во всех случаях проявлялась как прямая по направлению, сильная по тесноте, криволинейная по форме, что подтверждается оценкой связи по критерию линейности корреляции (Рф > Рт).

Таким образом, статистический анализ данных, полученных на серых лесных почвах с внесением азотных удобрений показал, что значимыми

аргументами системы «почва — удобрение — растение» являются: содержание легкогидролизуемого азота; содержание подвижного фосфора, содержание подвижного калия, реакция почвенной среды, а также дозы азотных удобрений.

Таблица 4

Связь прибавки урожая картофеля от азотных удобрений

с агрохимическими свойствами серых лесных почв_

Аргументы системы Корреляция Критерий линейности корреляции

Линейная Криволинейная

коэффициенты уровень значимости корреляционное отношение индекс детерминации уровень значимости Бф Рт

корреляции детерминации

1 2 3 4 5 6 7 8 9

Светло-серые лесные

Гумус 0,12 0,01 0,200 0,43 0,18 0,001 3,53 3,92

Рн 0,31 0,10 0,001 0,51 0,26 0,001 3,07 3,89

N л.г. -0,25 0,06 0,200 0,53 0,28 0,001 6,07 4,08

р2о5 0,40 0,16 0,001 0,57 0,32 0,001 2,56 3,90

к2о 0,31 0,10 0,001 0,54 0,29 0,001 2,70 3,90

Дозы 0,24 0,06 0,001 0,91 0,83 0,001 74,16 3,89

Серые лесные

Гумус 0,20 0,04 0,001 0,51 0,26 0,001 7,41 3,86

РН 0,12 0,01 0,010 0,65 0,42 0,001 18,41 3,86

N л.г. -0,41 0,17 0,001 0,59 0,35 0,001 2,37 3,94

р2о5 0,16 0,03 0,002 0,37 0,14 0,001 2,42 3,86

К20 0,32 0,10 0,001 0,43 0,18 0,001 2,11 3,86

Дозы 0,26 0,07 0,001 0,93 0,86 0,001 289,18 3,86

Тёмно-серые лесные

Гумус 0,41 0,17 0,001 0,43 0,18 0,001 3,67 3,89

рн 0,28 0,08 0,001 0,49 0,24 0,001 18,94 3,89

N л.г. -0,39 0,15 0,001 0,57 0,32 0,001 2,69 3,95

р2о5 0,47 0,22 0,001 0,55 0,30 0,001 1,31 3,92

к2о 0,30 0,09 0,001 0,50 0,25 0,001 2,40 3,90

Дозы 0,45 0,20 0,001 0,74 0,55 0,001 26,85 3,89 |

Аналогично приведённым расчётам определена прибавка и окупаемость удобрений прибавкой урожая картофеля для опытов с внесением азотных удобрений на серых лесных почвах (табл. 5,6). При этом в

расчётах на фоне различной обеспеченности почв подвижными формами фосфора и калия, а также возрастающими дозами азотных удобрений использовались уровни обеспеченности почв легкогидролизуемым азотом (табл. 5) (на примере светло-серых лесных почв) и группы по значениям реакции почвенной среды (табл. 6) (на примере серых лесных почв).

Таблица 5

Эффективность применения азотных удобрений под картофель _на светло-серых лесных почвах_

Дозы азота, кг/га Содержание легкогидролизуемого азота, мг/кг

<50 >100

Р205, мг/кг Р205, мг/кг

<50 | >150 <50 | >150

К20, мг/кг К20, мг/кг

<80 I >170 | <80 | >170 <80 | >170 | <80 | >170

Урожай и его прибавка, ц/га

0 110 135 125 140 122 148 143 174

60 59 61 60 61 21 23 22 24

90 61 62 61 63 23 25 23 25

120 61 63 61 63 23 25 24 26

150 62 63 62 64 24 26 24 26

Окупаемость, кг/кг

60 99 102 99 102 36 39 36 39

90 67 69 68 70 25 27 26 28

120 51 53 51 53 19 21 20 21

150 41 42 41 42 16 17 16 17

Данные, приведённые в таблице 5, говорят о том, что по мере увеличения содержания в почве подвижных форм фосфора и калия возрастает прибавка урожая и окупаемость азотных удобрений. Так, на светло-серых лесных почвах при содержании легкогидролизуемого азота <50 мг/кг эффективность азотных удобрений проявляется в наибольшей степени и по сравнению с повышенным содержанием легкогидролизуемого азота (>100 мг/кг) прибавка урожая картофеля больше в 2,5-2,8 раза.

На почвах с содержанием подвижного фосфора >150 мг/кг, подвижного калия >170 мг/кг и легкогидролизуемого азота <50 мг/кг суммарная урожайность картофеля достигала более 200 ц/га.

Аналогичные тенденции по влиянию различной обеспеченности почв подвижными формами фосфора и калия, а также легкогидролизуемым азотом на прибавку и окупаемость азотных удобрений прибавкой урожая картофеля отмечены на серых и тёмно-серых лесных почвах. Поскольку серые и тёмно-серые лесные почвы обеспеченны питательными веществами в большей

степени (по сравнению со светло-серыми лесными почвами), эффективность азотных удобрений от указанных агрохимических показателей выражена в меньшей степени.

Статистический анализ данных (табл. 4) показал необходимость использования в расчётах такого показателя, как реакция почвенной среды для серых и тёмно-серых лесных почв. На примере серых лесных почв показана прибавка и окупаемость азотных удобрений прибавкой урожая картофеля при 2-х группах степени кислотности почв (табл. б).

Аналогично данным, приведённым в таблице 5, прослеживается тенденция возрастания прибавки и окупаемости азотных удобрений прибавкой урожая картофеля с увеличением содержания в почве подвижных форм фосфора и калия (табл. 6).

Таблица 6

Эффективность применения азотных удобрений

под картофель на серых лесных почвах_

Дозы азота, кг/га РН

рН<4,5 рН>5,5

Р205, мг/кг Р205, мг/кг

<50 >150 <50 >150

К20, мг/кг К20, мг/кг

<80 >170 <80 >170 <80 >170 <80 >170

Урожай и его прибавка, ц/га

0 90 107 112 134 129 154 161 192

60 13 16 14 18 16 19 18 21

90 14 17 16 19 17 21 19 22

120 15 18 17 20 18 21 20 23

150 15 18 17 20 19 22 21 24

Окупаемость, кг/кг

60 21 26 24 29 26 Г 32 30 35

90 16 19 18 21 19 23 22 25

120 12 15 14 17 15 18 17 19

150 10 12 12 14 12 15 14 16

На почвах с сильнокислой реакцией почвенной среды (рН < 4,5) эффективность азотных удобрений проявляется несколько слабее, чем на почвах, близких к нейтральным (рН > 5,5) (табл. 6). Так, если на почвах с рН < 4,5 с увеличением подвижного фосфора с содержания < 50 до содержания >150 мг/кг и увеличением подвижного калия с содержания < 80 до содержания >170 мг/кг при дозе азотного удобрения 150 кг/га прибавка урожая картофеля возрастает с 15 до 20 ц/га, то при аналогичном увеличении

содержания подвижных форм фосфора и калия (при дозе азота 150 кг/га) на почвах с рН > 5,5 прибавка урожая картофеля возрастает с 19 до 24 ц/га.

Та же закономерность наблюдается и по окупаемости азотных удобрений (табл. 6). При аналогичном увеличении содержания в почве подвижных форм фосфора и калия (при дозе азота 60 кг/га) при рН < 4,5 окупаемость 1кг азотного удобрения увеличивается с 21 до 29 кг, а при рН > 5,5 окупаемость увеличивается с 26 до 35 кг/кг.

Увеличение дозы азотного удобрения с 60 до 150 кг/га ведёт к снижению окупаемости азотных удобрений при рН < 4,5, содержании подвижного фосфора > 150 мг/кг и подвижного калия > 170 мг/кг с 29 до 14 кг/кг, а при рН > 5,5, содержании подвижного фосфора > 150 мг/кг и подвижного калия >170 мг/кг - с 35 до 16 кг/кг.

Влияние агрохимических свойств почв на эффективность фосфорных удобрений при внесении под картофель на дерново-подзолистых почвах.

Анализ зависимости эффективности фосфорных удобрений на картофеле от вариации реакции почвенной среды (табл. 7) свидетельствует о стабильном влиянии последней на изменчивость прибавки урожая. Линейная корреляция проявляется как обратная: г = -0,30 (супесчаные почвы) и г = -0,23 (средне- и тяжелосуглинистые почвы) и слабая по тесноте связи (г2 = 0,09...0,05). Для объективной оценки связи между ними предпочтительнее использовать криволинейную форму корреляции. Значения корреляционного отношения свидетельствуют о средней (г| = 0,61 -средне- и тяжелосуглинистые почвы) и сильной (fj = 0,71 - супесчаные почвы) тесноте между признаками.

При изучении зависимости прибавки урожая картофеля от содержания подвижного фосфора в почве (табл. 7) чётко прослеживается влияние этого фактора на эффективность фосфорных удобрений. Наиболее высокая прибавка урожая отмечена при низкой обеспеченности почвы подвижным фосфором. По мере увеличения его содержания эффективность фосфорных удобрений под картофель закономерно и нелинейно снижалась.

Эффективность фосфорных удобрений под картофель в зависимости от доз фосфора (табл. 7) достоверно характеризуется криволинейной по форме, сильной по тесноте и прямой по направлению.

На дерново-подзолистых супесчаных почвах связь эффективности фосфорных удобрений с содержанием гумуса в почве характеризуется как прямая по направлению, средняя по тесноте (г = 0,32, rj = 0,66) и криволинейная по форме (Рф > Ft). Это указывает на необходимость использования данного показателя для расчётов прибавки и окупаемости фосфорных удобрений прибавкой урожая картофеля для дерново-подзолистых супесчаных почв.

Таблица 7

Связь прибавки урожая картофеля от фосфорных удобрений с агрохимическими свойствами дерново-подзолистых почв_

Факторы Корреляция Критерий линейности корреляции

Линейная Криволинейная

коэффициенты уровень значимости корреляционное отношение индекс детерминации уровень значимости Рф Рт

корреляции детерминации

1 2 3 4 5 6 7 8 9

Супесчаные

Гумус 0,32 0,10 0,001 0,66 0,42 0,001 8,7 2,4

рН -0,30 0,09 0,001 0,72 0,52 0,001 12,2 2,0

N л.г. 0,05 0,00 0,000 0,11 0,01 0,000 - -

Р2О5 -0,24 0,06 0,001 0,63 0,39 0,001 7,3 2,0

к2о 0,33 0,11 0,001 0,33 0,11 0,001 - -

Дозы 0,22 0,05 0,001 0,92 0,85 0,001 110,0 2,3

Средне- и тяжелосуглинистые

Гумус -0,07 0,00 0,200 0,03 0,00 0,000 - -

РН -0,23 0,05 0,001 0,61 0,37 0,100 8,4 2,8

N л.г. 0,26 0,06 0,050 0,31 0,09 0,001 2,8 63,3

Р2О5 -0,11 0,01 0,100 0,71 0,50 0,001 10,6 2,3

к2о -0,20 0,04 0,001 0,23 0,05 0,001 4,1 6352

Дозы 0,07 0,00 0,400 0,86 0,74 0,001 78,5 3,7

На дерново-подзолистых средне- и тяжелосуглинистых почвах вариация содержания гумуса в почве не влияло на изменчивость прибавки урожая картофеля от фосфорных удобрений.

Таким образом, анализ полученных данных свидетельствует о том, что эффективность фосфорных удобрений под картофель определяется прежде всего: реакцией почвенной среды, содержанием подвижного фосфора в почве, содержанием гумуса и дозами фосфора.

Результаты расчётов говорят о том, что по мере увеличения содержания в почве подвижного фосфора и переход их от слабокислой реакции к нейтральной наблюдается снижение прибавки урожая и окупаемости от фосфорных удобрений.

Так, на дерново-подзолистых супесчаных почвах одновременное увеличение степени обеспеченности почв Р2О5 и переход к нейтральной реакции почвенной среды приводит к снижению прибавки урожайности от фосфорных удобрений и их окупаемости в 1,6-1,7 раз (табл. 8).

Содержание гумуса оказывало прямое влияние на эффективность фосфорных удобрений — с увеличением его содержания наблюдался прирост урожая и окупаемости фосфорных удобрений прибавкой урожая картофеля. Так, увеличение доз фосфорных удобрений с 30 до 150 кг/ra при содержании гумуса < 1,5% способствовало увеличению прибавки урожая картофеля с 41 до 46 ц/га, а при содержании гумуса > 1,5% прибавка увеличивалась с 43 до 47 ц/га. Кроме того, при увеличении содержания гумуса наблюдалось увеличение урожая картофеля без удобрений (табл. 8). Так, одновременное увеличение степени обеспеченности почв Р205 и степени её кислотности при содержании гумуса в почве < 1,5% способствовало увеличению урожая картофеля без удобрений со 105 до 189 ц/га, а при содержании гумуса в почве > 1,5%- со 145 до 262 ц/га.

На почвах с содержанием подвижного фосфора >150 мг/кг, рН>6, дозе фосфора 150 кг/га и содержании гумуса < 1,5% суммарная урожайность достигала 217 ц/га, а при содержании гумуса > 1,5% - 292 ц/га.

Таблица 8

Эффективность применения фосфорных удобрений под картофель _на дерново-подзолистых супесчаных почвах_

Дозы фосфора, кг/га Содержание гумуса, %

<1,5 >1,5

Р205, мг/кг Р205, мг/кг

<50 >150 <50 >150

РН РН

<4,5 >6,0 <4,5 >6,0 <4,5 >6,0 <4,5 1 >6,0

Урожай и его прибавка, ц/га

0 105 130 153 189 145 179 212 262

30 41 29 36 24 43 31 37 26

60 44 32 38 26 46 34 40 28

90 45 33 39 27 47 35 41 29

120 45 33 40 28 47 35 42 30

150 46 34 40 28 47 36 42 30

Окупаемость, кг/кг

30 137 97 118 79 143 103 125 85

60 73 53 64 44 76 56 67 47

90 50 37 44 30 52 39 46 33

120 38 28 33 23 39 29 35 25

150 30 22 27 19 32 24 28 20

Влияние агрохимических свойств почв на эффективность калийных удобрений при внесении под картофель на дерново-подзолистых почвах.

Результаты корреляционного анализа (табл. 9) показали, что содержание гумуса заметно коррелировало с эффективностью калийных удобрений. Значения корреляционных отношений варьировали в пределах 0,70...0,71. Связь была прямой по направлению и криволинейной по форме (во всех случаях Рф>Рт).

Таблица 9

Связь прибавки урожая картофеля от калийных удобрений с агрохимическими свойствами дерново-подзолистых почв_

Аргументы системы Корреляция Критерий линейности корреляции

Линейная Криволинейная

коэффициенты уровень значимости корреляционное отношение индекс детерминации уровень значимости Рф Рт

корреляции детерминации

1 2 3 4 5 6 7 8 9

Супесчаные

Гумус 0,20 0,04 0,002 0,70 0,49 0,001 22,16 3,89

рн 0,35 0,12 0,001 0,60 0,36 0,001 4,35 3,89

N л.г. 0,15 0,02 0,000 0,52 0,27 0,005 1,70 4,17

р2о5 0,37 0,14 0,001 0,52 0,27 0,001 1,56 3,89

к2о -0,45 0,20 0,001 0,57 0,32 0,001 2,04 3,89

Дозы 0,24 0,06 0,001 0,78 0,61 0,001 50,32 3,87

Средне- и тяжелосуглинистые

Гумус 0,17 0,03 0,020 0,71 0,50 0,001 18,47 3,89

рн 0,48 0,23 0,001 0,57 0,32 0,001 1,86 3,87

N л.г. 0,44 0,19 0,001 0,51 0,26 0,001 0,91 3,98

р2о5 0,50 0,25 0,001 0,55 0,30 0,001 0,93 3,89

к2о -0,50 0,25 0,001 0,64 0,41 0,001 2,92 3,89

Дозы 0,37 0,14 0,001 0,84 0,71 0,001 84,44 3,87

Эффективность внесения калийных удобрений под картофель на дерново-подзолистых почвах в зависимости от реакции почвенной среды (табл. 9) проявлялась как средняя по тесноте, прямая по направлению и криволинейная по форме для супесчаных и линейная для средне- и тяжелосуглинистых почв.

На эффективность калийных удобрений на дерново-подзолистых почвах повлияла также степень обеспеченности их легкогидролизуемым азотом (табл. 9). В наибольшей степени она проявлялась на дерново-подзолистых средне- и тяжелосуглинистых почвах (г = 0,44).

Содержание подвижного фосфора также повлияло на эффективность калийных удобрений. Значения коэффициентов корреляции находились в пределах 0,37...0,50.

Зависимость эффективности калийных удобрений от степени обеспеченности почв подвижным калием четко проявлялась как линейная по форме, обратная по направлению и средняя по тесноте связи (г = -0,43... -0,50). Наиболее высокая прибавка от калийных удобрений отмечена при низком содержании подвижного калия в почве. По мере увеличения его содержания эффективность калийных удобрений под картофель закономерно и линейно снижалась.

Дозы калия также оказали заметное влияние на эффективность калийных удобрений. Значения корреляционных отношений достигали 0,78.. .0,84, что говорит о сильной по тесноте связи.

Таким образом, значимыми аргументами системы «почва — удобрение — растение» являются: содержание гумуса, реакция почвенной среды, содержание легкогидролизуемого азота (для дерново-подзолистых средне- и тяжелосуглинистых почв), содержание подвижного фосфора, содержание подвижного калия, дозы калийных удобрений.

На примере дерново-подзолистых супесчаных почв показано влияние действия факторов на прибавку и окупаемость калийных удобрений прибавкой урожая картофеля (табл. 10). Анализ этих данных свидетельствует о том, что увеличение содержания в почве гумуса и подвижного фосфора соответственно влияло на прибавку урожая картофеля и окупаемость калийных удобрений.

Содержание гумуса оказало прямое влияние на эффективность калийных удобрений. С увеличением его содержания в почве возрастали прибавка и окупаемость калийных удобрений прибавкой урожая картофеля.

Одновременное увеличение обеспеченности почв подвижным фосфором и доз калийных удобрений с 60 до 150 кг/га приводило к приросту прибавки урожая картофеля. Кроме того, при более высоком содержании гумуса наблюдалось увеличение урожая картофеля без удобрений (табл. 10). Так, одновременное улучшение степени обеспеченности почв P2Os и К20 способствовало удвоению урожая картофеля без удобрений.

Увеличение содержания в почве подвижного калия с низкого до повышенного уровня снижало эффективность калийных удобрений в 2,6-3,0 раза.

Окупаемость калийных удобрений закономерно снижалась при повышении доз калийных удобрений с 69-71 кг/кг до 10-11 кг/кг.

Таблица 10

Эффективность применения калийных удобрений под картофель _на дерново-подзолистых супесчаных почвах_

Дозы калия, кг/га Содержание гумуса, %

<1,5 >1,5

Р205, мг/кг Р205, мг/кг

<50 >150 <50 >150

К20, мг/кг К20, мг/кг

<80 >170 <80 >170 <80 >170 <80 >170

Урожай и его прибавка, ц/га

0 59 85 86 124 75 108 110 159

60 41 13_ 43 14 42 14 44 15

90 42 14 44 15 43 15 44 16

120 43 14 44 16 43 15 45 16

150 43 14 44 16 44 15 45 17

Окупаемость, кг/кг

60 69 22 71 24 70 23 73 26

90 47 15 48 17 48 16 49 18

120 35 12 37 13 36 13 37 14

150 28 10 29 11 29 10 30 11

Максимальный урожай был получен на почвах с содержанием подвижного фосфора >150 мг/кг, К20 >170 мг/кг, дозе калия 150 кг/га и содержании гумуса > 1,5% - 176 ц/га.

На примере дерново-подзолистых супесчаных почв показана прибавка и окупаемость калийных удобрений прибавкой урожая картофеля при 2-х группах степени кислотности почв - при рН <4,5 и рН >5,5 (табл. 11).

Аналогично данным, приведённым в табл. 10, прослеживается тенденция возрастания эффективности калийных удобрений с увеличением содержания в почве подвижных форм фосфора и снижение прибавки при увеличении содержания в почве подвижного калия (табл. 11).

На почвах с реакцией среды, близкой к нейтральной (рН > 5,5), эффективность калийных удобрений проявлялась сильнее, чем на сильнокислых почвах (табл. 11). Так, с увеличением в почве подвижного калия с содержания < 80 до содержания > 170 мг/кг эффективность калийного удобрения при рН < 4,5 снижалась в 2,9-3,6 раза, а при рН > 5,5 - в 2,6-2,8 раза.

Таблица 11

Эффективность применения калийных удобрений под картофель _на дерново-подзолистых супесчаных почвах_

Дозы калия, кг/га РН

рН<4,5 рН>5,5

Р205, мг/кг Р205, мг/кг

<50 | >150 <50 | >150

К20, мг/кг К20, мг/кг

<80 1 >170 I <80 >170 <80 | >170 | <80 | >170

Урожай и его прибавка, ц/га

0 73 104 106 153 80 115 117 168

60 25 7 25 8 27 10 28 10

90 25 8 26 9 27 10 28 11

120 25 8 26 9 28 10 28 11

150 25 8 26 9 28 10 29 11

Окупаемость, кг/кг

60 41 12 42 14 45 16 46 17

90 28 9 29 10 30 11 31 12

120 21 7 22 7 23 9 24 9

150 17 5 18 6 18 | 7 19 7

Экономическая эффективность применения минеральных удобрений на дерново-подзолистых почвах.

С целью определения целесообразности внесения минеральных удобрений на дерново-подзолистых почвах и выбора наиболее эффективной дозы удобрения рассчитана условная прибыль от применения минеральных удобрений под картофель.

Для оценки экономической эффективности азотных удобрений была использована аммонийная селитра, фосфорных - аммофос, калийных -хлористый калий.

Согласно расчётам (табл. 12-14), максимальная прибыль 64,4 тыс. руб. была получена от азотных удобрений при наибольшем содержании подвижных форм фосфора и калия, содержании легкогидролизуемого азота <100 мг/кг в почве и при дозе азота N150.

С повышением содержания подвижных форм фосфора и калия в почве (табл. 12) увеличивалась условная прибыль от внесения азотных удобрений в 2,2-2,5 раз при содержании легкогидролизуемого азота в почве менее 100 мг/кг и в 4,8-11,7 раз при содержании легкогидролизуемого азота более 100 мг/кг. Однако в целом, с увеличением содержания легкогидролизуемого азота в почве наблюдается снижение прибыли от применения азотных удобрений в 1,5-7,3 раза.

Таблица 12

Экономическая эффективность от применения азотных удобрений под картофель на дерново-подзолистых средне- и тяжелосуглинистых почвах __(в ценах 2013 года) _

Содержание, мг/кг Условно чистая прибыль, тыс. руб./га / Окупаемость затрат, руб./руб.

дозы азота, кг/га

р2о5 к20 60 90 120 150

Содержание легкогид) эолизуемого азота <100 мг/кг

<50 <80 24,2/11,1 25,9/8,2 27,5 / 6,7 29,2 / 6,0

>150 >170 59,4 / 25,8 61,0/17,9 62,7/ 14,0 64,4 /11,8

Содержание легкогидролизуемого азота >100 мг/кг

<50 <80 3,3 / 2,4 5,0 / 2,4 6,6 / 2,4 9,3 / 2,6

>150 >170 38,5 /17,0 40,1 /12,1 42,7/9,9 44,4 / 8,5

Расчет экономической эффективности применения фосфорных удобрений на дерново-подзолистых супесчаных почвах (табл. 13) показал, что максимальная прибыль 40,6 тыс. руб. получена при минимальном содержании подвижного фосфора в почве (<50 мг/кг), рН<4,5, содержании гумуса >1,5% и дозе фосфора 60 кг/га. Близкая по значению условная прибыль (40,5 и 40,4 тыс. руб.) получена при тех же агрохимических показателях при дозах фосфора 90 и 120 кг/га соответственно.

Таблица 13

Экономическая эффективность от применения фосфорных удобрений под картофель на дерново-подзолистых супесчаных почвах (в ценах 2013 года)

р2о5, мг/кг рН Условно чистая прибыль, тыс. руб./га / Окупаемость затрат, руб./руб.

дозы фосфора, кг/га

30 60 90 120 150

Содержание гумуса <1,5%

<50 <4,5 36,9 / 29,4 38,7/19,0 38,6/13,4 38,5 / 10,2 37,4 / 8,3

>150 >6,0 21,7/17,3 22,6/12,7 22,4 / 9,2 22,3/7,1 21,2/4,0

Содержание гумуса >1,5%

<50 <4,5 38,8/22,5 40,6/15,4 40,5/11,0 40,4 / 8,4 39,3 / 6,9

>150 >6,0 23,6/11,3 24,5 / 9,5 24,3 / 6,5 24,2 / 5,5 23,1/4,6

Внесение калия под картофель более целесообразно на почвах с реакцией среды, близкой к нейтральной, и при содержании гумуса >1,5% (табл. 14). С увеличением доз калийных удобрений уменьшается условная прибыль от применения калийных удобрений на 2-3,9 тыс. руб. Внесение

калия под картофель в дозе 150 кг/га на почвах с рН < 4,5 менее эффективно даже при повышенном содержании подвижных форм фосфора.

Таблица 14

Экономическая эффективность от применения калийных удобрений под

картофель на дерново-подзолистых супесчаных почвах (в ценах 2013 года)

Содержание, мг/кг Условно чистая прибыль, тыс. руб./га / Окупаемость затрат, руб./руб.

дозы калия, кг/га

Р2О5 К20 60 90 120 150

Содержание гумуса <1,5%

<50 <80 36,3 /16,5 36,0/11,1 35,6 / 8,5 34,3 / 6,9

>150 >170 10,7/5,5 10,3 / 4,0 10,0/3,2 8,7 / 2,6

Содержание гумуса >1,5%

<50 <80 37,3 /16,6 36,9/11,4 35,6/8,5 35,3/7,1

>150 >170 11,6/6,0 11,3/4,2 10,0/3,2 9,6 / 2,7

ВЫВОДЫ

1. Среди изученных факторов наибольшая теснота связи отмечена между прибавкой урожая картофеля и содержанием в почве подвижных форм фосфора и калия, легкогидролизуемого азота, реакцией почвенной среды, дозами минеральных удобрений, а также в отдельных случаях с содержанием гумуса.

2. Увеличение содержания легкогидролизуемого азота при выращивании картофеля на дерново-подзолистых почвах приводило к снижению эффективности азотных удобрений. Так, прибавка урожая картофеля на дерново-подзолистых средне- и тяжелосуглинистых почвах снижалась на 18-22 ц/га. Напротив, одновременное увеличение степени обеспеченности почв Р205 и К20 на дерново-подзолистых средне- и тяжелосуглинистых почвах способствовало приросту прибавки урожайности на 37 ц/га. При дозе азота N150, на почвах с содержанием подвижного фосфора >150мг/кг, подвижного калия >170 мг/кг и легкогидролизуемого азота >100 мг/кг суммарная урожайность картофеля достигала 213 ц/га.

3. По мере увеличения содержания в почве подвижных форм фосфора и калия возрастала прибавка урожая и окупаемость азотных удобрений на серых лесных почвах. Так, на светло-серых лесных почвах с содержанием подвижного фосфора >150 мг/кг, подвижного калия >170 мг/кг и легкогидролизуемого азота <50 мг/кг суммарная урожайность картофеля составляла более 200 ц/га. На почвах с сильнокислой реакцией почвенной среды (рН < 4,5) эффективность азотных удобрений проявляется несколько слабее, чем на почвах близких к нейтральным (рН > 5,5). Так, на почвах с рН < 4,5 с увеличением подвижного фосфора и калия при дозе азотного

удобрения 150 кг/га прибавка урожая картофеля возрастала с 15 до 20 ц/га, то на почвах с рН > 5,5 прибавка урожая картофеля увеличивалась с 19 до 24 ц/га.

4. Анализ данных, полученных на опытах с внесением фосфорных удобрений при выращивании картофеля на дерново-подзолистых почвах, показал, что переход от слабокислой реакции почвенного раствора к нейтральной сопровождался тенденцией уменьшения эффективности фосфорных удобрений под картофель. Так, наблюдалось снижение прибавки урожая картофеля на 7-17 ц/га. Содержание гумуса оказывало прямое влияние на эффективность фосфорных удобрений - с увеличением его содержания наблюдался рост прибавки и окупаемости фосфорных удобрений прибавкой урожая картофеля. На почвах с содержанием подвижного фосфора >150 мг/кг, рН>6,0, дозе фосфора 150 кг/га и содержании гумуса <1,5% суммарная урожайность достигала 217 ц/га, а при содержании гумуса > 1,5% -292 ц/га.

5. Увеличение содержания подвижного калия приводило к снижению эффективности калийных удобрений, а по мере увеличения содержания в почве гумуса и подвижных форм фосфора прибавка урожая картофеля и окупаемость калийных удобрений - возрастали. На почвах с реакцией среды, близкой к нейтральной (рН > 5,5), эффективность калийных удобрений проявлялась несколько сильнее, чем на сильнокислых почвах (рН < 4,5).

6. Основные агрохимические свойства почв оказывали заметное влияние на экономическую эффективность использовании минеральных удобрений. Повышение содержания подвижных форм фосфора и калия в почве оказывало положительное влияние на размер условно чистой прибыли и окупаемость затрат на применение азотных удобрений. Увеличение содержания гумуса способствовало приросту прибыли от фосфорных удобрений. Улучшение питательных свойств почв сопровождалось увеличением прибыли от применения калийных удобрений. Среди изученных видов минеральных удобрений лучшими экономическими показателями характеризовались азотные удобрения, при применении которых была получена максимальная прибыль 64,4 тыс. руб. при содержании подвижных форм фосфора>150 мг/кг и калия> 170 мг/кг, содержании легкогидролизуемого азота <100 мг/кг в почве и при дозе азота N150, а наибольшая окупаемость затрат по применению удобрений — в дозе N60.

Предложения производству

Полученные результаты позволяют использовать их для дифференцированного применения минеральных удобрений под картофель с учётом содержания основных питательных веществ в почвах, что даёт возможность снизить затраты на производство картофеля.

Полученные данные позволяют:

1. установить дозы азотных, фосфорных и калийных удобрений, учитывая основные агрохимические свойства почв (дерново-подзолистых и серых лесных) и планируемую урожайность картофеля;

2. выделить поля, на которых возделывание картофеля с применением минеральных удобрений обеспечит максимальную

экономическую эффективность;

3. оценить плодородие почв и урожайность картофеля по комплексу агрохимических показателей (рН, содержание легкогидролизуемого азота, подвижных форм фосфора и калия, содержание гумуса);

4. составить прогнозно-экономическую экспертизу эффективности использования минеральных удобрений с учётом соотношения цен на удобрения и сельскохозяйственную продукцию.

Список работ, опубликованных по теме диссертации

1. Широкова C.B. Влияние содержания подвижного фосфора в дерново-подзолистых почвах на окупаемость фосфорных удобрений прибавкой урожая картофеля // Материалы 46-й международной научной конференции молодых ученых, докторантов, аспирантов и соискателей учёных степеней доктора и кандидата наук «Эффективность применения средств химизации в современных технологиях возделывания сельскохозяйственных культур». - М.: ВНИИА, 2012. - С. 215-217.

2. Адрианов С.Н., Прошкин В.А., Шаброва Е.В., Широкова C.B. Влияние агрохимических свойств почв на эффективность фосфорных удобрений при внесении под картофель. Материалы Всероссийской конференции учреждений-участников Географической сети опытов с удобрениями 26-27 июня 2012 г. «Состояние и пути повышения эффективности исследований в системе Географической сети опытов с удобрениями». - М.: ВНИИА, 2012. - С. 44-46.

3. Швыркина C.B. Влияние азотных удобрений на урожайность картофеля в зависимости от содержания легкогидролизуемого азота в дерново-подзолистых почвах // Материалы 47-й международной научной конференции молодых учёных, специалистов - агрохимиков и экологов «Перспективы применения средств химизации в ресурсосберегающих агротехнологиях». - М.: ВНИИА, 2013. - С. 213-215.

4. Прошкин В.А., Швыркина C.B. Прогноз эффективности применения азотных удобрений под картофель по агрохимическим свойствам дерново-подзолистых почв // Плодородие. - 2013.-№ 6(75). С. 5-7.

5. Швыркина C.B., С.А. Шафран. Влияние азотных удобрений на урожай картофеля в зависимости от содержания питательных веществ в дерново-подзолистых почвах // Агрохимический вестник. 2014. - № 1. С.33-35.

Работа по изданию выполнена в редакционно-пздательском отделе ВНИИА

Лицензия на издательскую деятельность ЛР 040919 от 07.10.98 Лицензия на полиграфическую деятельность ПЛД № 53-468 от 13.08.99 Подписано в печать 21.03.2014 Формат 60x84/16 Бум. писч. бел. Печать офсетная Усл. печ. л. 1,6 Заказ № 2 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, Швыркина, Светлана Викторовна, Москва

Государственное научное учреждение Всероссийский научно - исследовательский институт агрохимии

имени Д.Н. Прянишникова

042014577

1

и

На правах рукописи

ШВЫРКИНА СВЕТЛАНА ВИКТОРОВНА

ВЛИЯНИЕ АГРОХИМИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ДЕРНОВО-ПОДЗОЛИСТЫХ И СЕРЫХ ЛЕСНЫХ ПОЧВ НА ЭФФЕКТИВНОСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ МИНЕРАЛЬНЫХ УДОБРЕНИЙ ПОД КАРТОФЕЛЬ

Специальность: 06.01.04 - Агрохимия

ДИССЕРТАЦИЯ на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук

Научный руководитель -доктор сельскохозяйственных наук Шафран Станислав Аронович

Москва-2014

ОГЛАВЛЕНИЕ

Введение......................................................................................3

1. Влияние агрохимических свойств дерново-подзолистых и серых лесных почв на эффективность применения минеральных удобрений...................8

1.1. Влияние удобрений на урожайность картофеля..............................10

1.2. Влияние основных агрохимических свойств почв на урожай картофел..22

1.3. Связь эффективности минеральных удобрений под картофель с

агрохимическими свойствами почв...................................................34

И. Экспериментальная часть.

Влияние агрохимических свойств дерново-подзолистых и серых лесных почв на эффективность применения минеральных удобрений под картофель в Центральном федеральном округе.....................................................40

2. Эффективность применения минеральных удобрений под картофель на дерново-подзолистых и серых лесных почвах Центрального федерального округа........................................................................................40

2.1. Эффективность азотных удобрений на дерново-подзолистых почвах....40

2.2. Эффективность азотных удобрений на серых лесных почвах...............58

2.3. Эффективность фосфорных удобрений на дерново-подзолистых почвах................80

2.4. Эффективность калийных удобрений на

дерново-подзолистых почвах............................................................93

III. Экономическая эффективность применения минеральных удобрений на

дерново-подзолистых и серых лесных почвах.....................................116

Выводы....................................................................................127

Предложения производству............................................................130

Литература................................................................................131

Приложения..............................................................................147

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность темы.

Одной из актуальных задач современного земледелия является снижение затрат питательных веществ удобрений на формирование единицы урожайности сельскохозяйственных культур.

К одному из способов достижения указанной цели относится дифференцированное применение питательных веществ в зависимости от агрохимических свойств почв.

Для выполнения поставленной задачи необходима соответствующая нормативно-справочная информация. К настоящему времени подобная нормативная база разработана только для зерновых культур.

В агрохимической науке накопилось много исследований по изучению эффективности минеральных удобрений в различных почвенно -климатических зонах. Однако при их обобщении не учитывалось взаимодействие агрохимических свойств почв и их влияние на эффективность минеральных удобрений.

На основании изложенного, работа по изучению влияния агрохимических свойств почв на эффективность применения минеральных удобрений под картофель является актуальной.

Цель исследований - изучить взаимодействие основных питательных веществ дерново-подзолистых и серых лесных почв на эффективность применения минеральных удобрений под картофель в Центральном федеральном округе.

Задачи исследований:

1. Выявить тесноту, форму и направление связи между прибавкой урожая картофеля и агрохимическими свойствами почвы (содержание подвижного калия, подвижного калия, легкогидролизуемого азота, реакции почвенной среды и гумуса).

2. Исследовать влияние возрастающих доз минеральных удобрений на прибавку урожая картофеля на дерново-подзолистых и серых лесных почвах в зависимости от основных агрохимических свойств почв.

3. Определить окупаемость минеральных удобрений прибавкой урожая картофеля в зависимости от основных агрохимических показателей почв.

4. Установить экономический эффект от применения минеральных удобрений под картофель при различных сочетаниях агрохимических свойств почв.

Научная новизна работы.

Впервые на базе обширного экспериментального материала изучено взаимодействие основных агрохимических свойств дерново-подзолистых и серых лесных почв на эффективность применения азотных, фосфорных и калийных удобрений, вносимых под картофель в Центральном федеральном округе. Установлено комплексное влияние реакции почвенной среды, содержания гумуса, легкогидролизуемого азота, подвижных форм фосфора и калия на прибавку урожая и окупаемость минеральных удобрений прибавкой урожая картофеля. Определена экономический эффект от применения минеральных удобрений под картофель в зависимости от сочетания основных агрохимических параметров дерново-подзолистых и серых лесных почв.

Практическая значимость работы.

Выявленные связи между основными факторами в системе «почва -удобрение - растение» могут быть использованы в качестве теоретического обоснования для разработки математических моделей прогноза прибавки урожая картофеля в зависимости от конкретной агрохимической ситуации и доз минеральных удобрений и нормативной базы.

Табличная интерпретация таких моделей, выполненная по дерново-подзолистым и серым лесным почвам, может быть использована для

дифференцированного применения минеральных удобрений под картофель с учётом содержания основных питательных веществ в почвах, что даёт возможность уменьшить расход минеральных удобрений на формирование единицы урожая картофеля.

Личный вклад автора.

Соискатель принимала непосредственное участие: в обработке обширной информации данных полевых опытов, проведённых агрохимической службой на дерново-подзолистых и серых лесных почвах Центрального федерального округа с картофелем, включающей статистический анализ данных, расчёт прибавок и окупаемости минеральных удобрений прибавкой урожая картофеля, а также определение экономической эффективности применения минеральных удобрений.

Апробация работы и публикации

Результаты исследований доложены на 46-й международной научной конференции молодых ученых, докторантов, аспирантов и соискателей учёных степеней доктора и кандидата наук «Эффективность применения средств химизации в современных технологиях возделывания сельскохозяйственных культур» (ВНИИА, 2012) и 47-й международной научной конференции молодых учёных, специалистов - агрохимиков и экологов «Перспективы применения средств химизации в ресурсосберегающих агротехнологиях» (ВНИИА, 2013). По результатам диссертации опубликовано 5 статей, в том числе 2 - в рецензируемом журнале, рекомендованном ВАК РФ для публикации результатов исследований соискателями учёных степеней.

ОБЪЕКТ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ.

В качестве объекта исследования выбран картофель сортов Белорусский, Белорусский ранний, Бинтье, Гатчинский, Детскосельский, Дружный, Лаймдота, Лорх, Лощицкий, Любимец золотой, Огонёк, Пензенский скороспелый, Сеянец 1555, Смена, Столовый-19, Темп, Уран, Фаленский, возделываемый на дерново-подзолистых и серых лесных почвах Центрального федерального округа.

Исходной информацией являлись полевые опыты, которые провела агрохимическая служба на дерново-подзолистых и серых лесных почвах Центрального федерального округа. Исследования проведены в соответствии с «Методикой разработки нормативов окупаемости минеральных удобрений прибавкой урожая сельскохозяйственных культур» (2009). Данная методика основана на использовании метода математического моделирования, позволяющего установить форму, направление и тесноту связи между аргументами системы и результативными признаками и спрогнозировать прибавку урожая от удобрений и их окупаемость при различных сочетаниях изучаемых факторов.

В качестве исходной информации использованы парные значения урожаев картофеля и агрохимических свойств почвы, полученные в полевых опытах, при которых схемой полевых опытов предусмотрено вычленение отдельно действие азота, фосфора и калия на фоне абсолютного контроля и на фоне соответствующих парных сочетаний (на фоне фосфорных и калийных удобрений для азотных удобрений, на фоне №С - для фосфорных удобрений и на фоне ЫР - для калийных удобрений).

В конечном итоге сформировалась выборка, в которой имеются сопряжённые данные «дозы питательных веществ - агрохимические свойства почвы - урожайность». Данная выборка использовалась для математического моделирования.

Содержание легкогидролизуемого азота определялось по методу Корнфилда, подвижных форм фосфора и калия по методу Кирсанова, гумуса по методу Тюрина.

По результатам анализа определяли, какие именно аргументы системы в наибольшей степени влияли на формирование прибавки урожайности картофеля, для расчётов выбираются наиболее значимые из них.

Значения прибавок были сгруппированы по группам обеспеченности почв подвижными формами фосфора и калия - низкое, среднее, повышенное, высокое. Группировка доз азотных, фосфорных и калийных удобрений осуществлена по фактическим данным, представленным в выборке.

В результате проведённых расчётов получены данные по прибавке урожайности и окупаемости минеральных удобрений с учётом комплекса наиболее значимых агрохимических свойств почв.

I. ВЛИЯНИЕ АГРОХИМИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ДЕРНОВО-ПОДЗОЛИСТЫХ И СЕРЫХ ЛЕСНЫХ ПОЧВ НА ЭФФЕКТИВНОСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ МИНЕРАЛЬНЫХ УДОБРЕНИЙ ПОД КАРТОФЕЛЬ

Картофель в России является одной из важнейших сельскохозяйственных культур. В мировом производстве продукции растениеводства он занимает одно из первых мест наряду с рисом, пшеницей и кукурузой. Клубни картофеля содержат около 25% сухих веществ, в том числе 14...22% крахмала, 1,4...3,0% белков, около 1% клетчатки, 0,2...0,3% жира и 0,8... 1,0% зольных веществ. Картофель богат витаминами С, В], В2, В6, РР и минеральными веществами.

Картофель имеет широкое применение. В его клубнях содержится значительное количество крахмала, витаминов и высококачественного белка. По этой причине картофель имеет исключительное значение в питании человека. Картофель используют для переработки. Картофель применяют в животноводческих комплексах для корма скота.

Клубни картофеля служат сырьем для крахмалопаточной, глюкозной, спиртовой, каучуковой, декстриновой и других отраслей промышленности. Полученный из картофеля крахмал - незаменимый продукт в пищевой, текстильной и бумажной промышленности (Посыпанов Г.С., 2007).

В нашей стране основные площади посадок картофеля сосредоточены в Нечерноземной и Центрально-Черноземной зонах, наиболее благоприятных для его возделывания.

По данным Министерства сельского хозяйства Российской Федерации, в общей структуре посевных площадей в 2012 г. картофель занимал 2,244 млн. га, из которых в Центральном федеральном округе - 668,4 тыс.га. При этом, в 2012 г. в Центральном федеральном округе основные посадки картофеля сосредоточены в Воронежской (99,9 тыс.га), Курской (63,7 тыс.га) и Брянской областях (55,5 тыс.га).

Картофель остается культурой, выращиваемой преимущественно в хозяйствах населения. В структуре посевных площадей эта категория занимает приблизительно 84% от всех посевных площадей. На долю сельскохозяйственных организаций приходится 10.4% посевной площади, на крестьянские фермерские хозяйства и хозяйства индивидуальных предпринимателей - около 5%.

Валовой сбор картофеля в 2012 году составил 29 млн. т, из которых в Центральном федеральном округе - 9 168,3 тыс.т. Среди областей Центрального федерального округа максимальный валовой сбор получен также в Воронежской (1 275,2 тыс.т), Брянской (988,8 тыс.т) и Курской областях (875,2 тыс.т).

Средняя урожайность картофеля в России в 2012 году составила 133 ц/га. При этом в Центральном федеральном округе средняя урожайность была выше - 139,9 ц/га. Среди областей Центрального федерального округа средняя урожайность варьировала в пределах от 84,3 ц/га в Белгородской области до 187,7 ц/га в Брянской области.

Согласно постановлению Совета Министров СССР от 09.04.1964 № 139 «Об организации государственной агрохимической службы в сельском хозяйстве», была создана единая государственная агрохимическая служба страны с целью осуществления государственной политики в области химизации сельского хозяйства и повышения плодородия почв.

За годы работы Агрохимической службы Российской Федерации накопился огромный материал по эффективности минеральных удобрений на урожай картофеля. Однако при обобщении данного материала не учитывались основные агрохимические свойства почв, а ведь именно дифференцированное применение удобрений с учетом агрохимических свойств почв будет способствовать сокращению денежных затрат на создание единицы продукции картофеля.

1.1. Влияние удобрений на урожайность картофеля

Основой получения высоких урожаев сельскохозяйственных культур является применение минеральных удобрений. О необходимости внесения минеральных удобрений указывают многие ученые (Жежель Н.Г. и Пантелеева Е.И., 1972; Петербургский, 1979; Кулаковская, 1990; Державин, 1991; Сычёв, 2000; Лапа, Босак, 2002; Босак, 2003; Кидин В.В., 2008 и др.).

В настоящее время общий объём вносимых в почву минеральных удобрений резко сократился. Так, по данным Шафрана С.А. (2004), в период 1996-2000 гг. было внесено только 16 кг NPK на 1 га пашни.

По данным Министерства сельского хозяйства Российской Федерации в 2011 году на 1 га посевной площади в среднем по России было внесено 223 кг NPK. В том же году количество вносимых удобрений в Центральном федеральном округе оказалось несколько больше - 336 кг NPK на 1 га посевной площади. «Лидерами» среди областей по количеству внесённых в 2011 году минеральных удобрений стали Московская, Тульская, Ярославская, Рязанская и Брянская области.

В 2012 году в среднем по России было внесено несколько больше минеральных удобрений на 1 га посевной площади по сравнению с 2011 годом - 244 кг NPK, а в Центральном федеральном округе - меньше (319 кг NPK на 1га). Среди лидирующих областей Центрального федерального округа по количеству внесённых минеральных удобрений стали Липецкая, Брянская, Московская и Тульская области.

Вследствие длительного использования сельскохозяйственных земель при возделывании на них культур без возмещения питательных веществ, выносимых культурой в процессе её питания с урожаем, большинство почв России в значительной степени истощены и не могут обеспечить культуру необходимыми питательными веществами. Так, по данным Кидина В.В. (2008), в процессе минерализации высвобождается в 2-4 раза меньше питательных веществ, чем требуется для формирования урожая.

Именно научно обоснованное применение минеральных удобрений приведет к их рациональному использованию и сокращению затрат на создание единицы урожая сельскохозяйственной культуры и будет окупаться прибавкой урожая.

В настоящий момент накоплено значительное количество знаний об эффективности азотных, фосфорных и калийных удобрений на урожай картофеля во всех почвенно - климатических зонах нашей страны, включая Центральное Нечерноземье. Однако практически все они относятся к конкретным почвенно-климатическим условиям и не учитывают агрохимические свойства почв. По результатам исследований составлена и разработана система применения удобрений, включающая внесение как органических, так и минеральных удобрений.

Ягодин Б.А. (1989) указывает, что на дерново-подзолистых суглинистых и серых лесных почвах наибольший эффект обеспечивают азотные удобрения, затем фосфорные и в последнюю очередь калийные удобрения. На песчаных и супесчаных дерново-подзолистых почвах, бедных питательными веществами, первое место по эффективности также принадлежит азотным, а второе - калийным удобрениям.

На необходимость оптимизации азотного питания растений указывал Кидин В.В. (2008), объясняя это тем, что растения наиболее чутко реагируют на недостаток и избыток именно этого элемента питания.

Картофель хорошо реагирует на внесение удобрений, что можно объяснить не только биологическими особенностями, связанными с высоким потреблением питательных веществ, но и состоянием почвы, где междурядное рыхление за вегетационный период усиливает проникновение воздуха и повышает действие удобрений (Гилис М.Б., 1975).

Известно, что на 10 т клубней при соответствующем количестве ботвы разные сорта картофеля выносят 40-70 кг N (Ягодин Б.А., 1982; Ягодин Б.А., 1989; Гулякин И.В., 1970).

По результатам опытов Географической сети ВИУА, при внесении под картофель в Центральной Нечерноземной зоне от 30 до 90 кг/га азота удобрений, прибавки урожая картофеля варьировали от 19 до 66 ц/га. Наибольшие прибавки наблюдались при дозах N60 и N90, где они достигали до 65 и 66 ц/га соответственно (Державин JT.M., 1992).

По д�