Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

Влияние минеральных удобрений и бактериальных препаратов на урожайность и качество проса на черноземе южном

ВАК РФ 06.01.04, Агрохимия

Автореферат диссертации по теме "Влияние минеральных удобрений и бактериальных препаратов на урожайность и качество проса на черноземе южном"

На правах рукописи

Г

КЛЫКОВ Василий Васильевич

ВЛИЯНИЕ МИНЕРАЛЬНЫХ УДОБРЕНИЙ

И БАКТЕРИАЛЬНЫХ ПРЕПАРАТОВ НА УРОЖАЙНОСТЬ И КАЧЕСТВО ПРОСА НА ЧЕРНОЗЕМЕ ЮЖНОМ

06.01.04 - Агрохимия

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук

21 НОЯ 2013

Ставрополь - 2013

005539290

Работа выполнена в Федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Донской государственный аграрный университет»

Научный руководитель: доктор сельскохозяйственных наук,

профессор, заслуженный деятель науки РФ, заведующий кафедры агрохимии, почвоведения и защиты растений ФГБОУ ВПО Донской государственный аграрный университет Агафонов Евгений Васильевич

Официальные оппоненты: доктор сельскохозяйственных наук,

профессор кафедры кадастра и мониторинга земель ФГБОУ ВПО Новочеркасская государственная мелиоративная академия Новиков Алексей Алексеевич

кандидат сельскохозяйственных наук, доцент кафедры агрохимии и физиологии растений ФГБОУ ВПО Ставропольский государственный аграрный университет Сигида Максим Сергеевич

Ведущая организация: ФГБОУ ВПО «Азово-Черноморская

государственная агроинженерная академия»

Защита диссертации состоится /$- декабря 2013 г. в часов на заседании диссертационного совета Д 220.062.03 при ФГБОУ ВПО «Ставропольский государственный аграрный университет» по адресу: 355017, г. Ставрополь, пер. Зоотехнический, 12, ауд. 4.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Ставропольского государственного аграрного университета и на сайте Министерства образования РФ: http://www.vak.ed.gov.ru

Автореферат разослан « & » ноября 2013 г.

Ученый секретарь диссертационного совета кандидат сельскохозяйственных наук О^^б^У, А. П. Шутко

1. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность исследований. Просо является важной крупяной и кормовой культурой в России. В Ростовской области площади посевов проса в 2006-2012 гг. составляли в среднем 73,4 тыс. га, при урожайности 1,16 т/га. Одна из главных причин низкой продуктивности посевов - отсутствие детально разработанной системы применения минеральных удобрений и низкий уровень их применения.

В современных условиях большая роль отводится бактериальным препаратам с микроорганизмами, фиксирующими азот из воздуха, который является существенным дополнением к минеральным азотным удобрениям и позволяет сократить их применение. В Ростовской области имеется достаточно большой опыт применения подобных препаратов на ряде культур, но по просу таких данных нет.

В связи с этим совершенствование технологии возделывания проса на черноземе южном, обоснование системы применения минеральных удобрений и биопрепаратов, является актуальной научной проблемой.

Цель исследований - изучить эффективность применения минеральных удобрений, бактериальных препаратов и их сочетаний под просо в условиях недостаточного увлажнения и разработать оптимальную систему удобрения проса на черноземе южном.

Задачи исследований:

- изучить действие различных доз и сроков применения удобрений, обработки семян бактериальными препаратами на развитие растений проса и потребление ими элементов минерального питания;

- установить влияние удобрений и биопрепаратов на урожайность и качество проса;

- установить зависимость эффективности удобрений от обеспеченности почвы доступными формами питательных веществ, бактериальных препаратов - от степени усвоения растениями биологического азота;

- определить экономическую эффективность применения минеральных удобрений и биопрепаратов под просо.

Научная новизна. На черноземе южном определено влияние минеральных удобрений и бактериальных препаратов комплексного действия на урожайность и качество зерна проса; установлены оптимальные сочетания доз, сроков и способов применения удобрений; выявлен наиболее эффективный биопрепарат Азоризин 6 и особенности взаимодействия между ними; найдена зависимость действия минеральных

удобрений на продуктивность посевов от содержания питательных веществ в почве, а бактериальных препаратов - от степени усвоения растениями биологического азота. Установлена экономическая эффективность применения минеральных удобрений и обработки семян проса бактериальными препаратами.

Практическая значимость работы. На основании проведённых исследований производству рекомендованы оптимальные дозы и сроки внесения азотно-фосфорных удобрений, обработка семян проса бактериальным препаратом Азоризин 6 и их сочетания, обеспечивающие получение 2,5 т/га зерна с белковостью около 12 % и повышение сбора белка с 1 га на 35-58 %. Внедрение этих элементов технологии возделывания проса в трех хозяйствах Каменского района Ростовской области в 2012-2013 гг. на площади 267 га способствовало повышению урожайности на 0,24-0,45 т/га и повышению чистого дохода на

1300-1980 руб/га.

Основные положения, выносимые на защиту:

- влияние на урожайность и белковость зерна проса азотно-фосфорных удобрений при различных сроках и способах их внесения;

- критерии, позволяющие определять необходимость применения и дозы минеральных удобрений по содержанию в почве доступных форм азота, фосфора и калия;

- высокая эффективность обработки семян проса биологическим препаратом комплексного действия Азоризин 6 и ее зависимость от потребления растениями дополнительного биологического азота;

- экономическая целесообразность применения биопрепаратов на просе, способствующая снижению себестоимости зерна и увеличению дохода и рентабельности производства.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы обсуждены на ежегодных научно-практических конференциях ДонГАУ и АЧГАА 2011-2013 гг. Производственная проверка результатов исследований проведена в хозяйствах Каменского района Ростовской области.

Публикации результатов исследований. Основные результаты исследований диссертационной работы опубликованы в шести печатных работах, в том числе 3 - в изданиях, рекомендованных ВАК.

Объем и структура диссертации. Диссертация изложена на 149 страницах компьютерного текста, содержит 20 таблиц и 16 рисунков; включает введение, обзор литературы, материал, методику и результаты исследований, выводы и предложения производству, список ли-

тературы (содержащий 137 источника, в т. ч. 9 зарубежных авторов) и приложение.

2. МЕТОДИКА И УСЛОВИЯ ПРОВЕДЕНИЯ ИССЛЕДОВАНИЙ

Опыты проводили в 2010-2012 гг. в Каменском районе Ростовской области в ИП К(ф)Х «Клыков В. Ф.».

Климат района проведения опытов - континентальный, с неустойчивым увлажнением. По данным Каменской метеостанции, средне-многолетнее количество осадков составляет 414 мм, за весенне-летний период в среднем - 200 мм. Среднегодовая температура 8,2 °С, сумма активных температур 2200-3200 °С, относительная влажность воздуха 70 %. Безморозный период - 160-175 дней.

В структуре почвенного покрова Ростовской области преобладают черноземы (59,1 %). Чуть меньше трети территории (28,0 %) занято каштановыми почвами. Черноземы на территории области представлены двумя подтипами: черноземами обыкновенными и черноземами южными. Площадь, занимаемая черноземом южным, составляет 2767,1 тыс. га, или 30,0 % площади области.

Почва опытного участка (место проведения опыта) - чернозем южный слабощебенчатый, слабосолонцеватый среднемощный средне-смытый слабогумусируемый, среднесуглинистый, почвообразующие и подстилающие породы представлены желто-бурыми средними суглинками, подстилаемыми песчаниками. Количество гумуса в слое 0-20 см 3,7 %, емкость поглощения 40,0 мг-эк/100г почвы, рН 7,3-7,4. Содержание доступных форм элементов питания перед закладкой опытов в разные годы составило: N-N03 - 8,1-13,2; Р205 - 16,9-23,5; К20- 360480 мг/кг почвы.

По погодным условиям 2010 год был острозасушливым, 2012 — засушливым, а 2011 - благоприятным. Количество осадков за 2010 с.-х. год составило 335, 2011 - 496, 2012 - 429 мм, а за период активной вегетации проса (июнь - август) в 2010 - 64, в 2011 - 171, в 2012 году - 90 мм.

Площадь делянки 20 м2. В опыте использовали следующие удобрения: аммофос (Ы12Р.0), хлористый калий (К60), аммиачную селитру (Ы344), азофоску (К20Р:;К20) и биопрепараты на основе ризобактерий рода Агоэршкш - Азоризин 6, Азоризин 8 и 17-1, которые обладают комплексом свойств.

Повторность опытов 4-кратная. Сорт проса Харьковское 57. Минеральные удобрения вносили вручную с осени под вспашку (аммофос и хлористый калий) и весной под предпосевную культивацию (ам-

миачная селитра), сеялкой при посеве (аммиачная селитра, аммофос, азофоска) в фазе кущения (аммиачная селитра). Обработку семян производили вручную - гекгарной нормой бактериального препарата на гектарную норму семян.

Исследования проводили полевым и лабораторным методами с использованием следующих методик: отбор проб почвы - ГОСТ 2816889; общие требования к проведению анализов — ГОСТ 29269-91; нитратный азот в почве — ГОСТ 26951-86; подвижный фосфор и калий в почве по методу Мачигина - ГОСТ 26205-91; влажность почвы -ГОСТ 28268-89; расчет продуктивной влаги в почве - по Е. В. Агафонову (1992); гумус - ГОСТ 26213-91; азот в растительных образцах -ГОСТ 13496.4-93; фосфор и калий в растительных образцах согласно «Руководству по анализам кормов», ЦИНАО (М.: Колос, 1982); масса 1000 зерен - ГОСТ 18842-89; экономическая эффективность - по Н. Н. Баранову (1966); математическая обработка полученных результатов - по Б. А. Доспехову (1979) с использованием ПЭВМ.

Анализ почвенных и растительных образцов проводили в Федеральном государственном бюджетном учреждении - Государственный центр агрохимической службы «Ростовский».

3. РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ 3.1. Водный и пищевой режимы почвы под просом

На содержание влаги в почве под просом оказали влияние погодные условия и ее потребление растениями. Запас продуктивной влаги был минимальным в 2010 г. - 86,1 мм, в 2011 и 2012 гг. - 116,7 и 136,0 мм. В течение вегетации проса влажность почвы в 2010 г. также была очень низкой, и к уборке в слое 0-60 см продуктивная влага отсутствовала. В 2011 г. благодаря обильным осадкам содержание влаги в почве поддерживалось на высоком уровне в течение всей вегетации. Особенно характерны различия между годами по влагообеспеченности слоя 0-20 см (рис. 1). Во все годы исследований четко проявилась тенденция уменьшения влажности почвы на вариантах с удобрениями по сравнению с контролем, обусловленная увеличением использования влаги растениями. Среднее за 2010-2012 гг. моличе ство почвенной влаги, израсходованной в течение вегетации проса из метрового слоя, на контроле составило 67,6, при внесении Ы40Р40К40 - 75,2, а 77,5 мм.

К моменту посева общее содержание нитратного азота в 60-сантиметровом слое почвы в 2010 и 2012 гг. было практически одинаковым - 59,1 и 58,4 кг/га, а в 2011 г. - 92,5 кг/га. При внесении дозы

азота 40 кг/га в 2010 и 2012 гг. оно увеличилось до 75-90, в 2011 г. - до 110 кг/га, а с дозой 80 кг/га - до 90-100 кг в первый и третий год и до 126 кг во второй. Уже к фазе кущения во все годы исследований содержание нитратного азота в почве существенно уменьшалось. Максимальным снижение было в 2011 г., к фазе выметывание при внесении 1Ч80Р40К40 оно составило 57 кг/га, что обусловлено более интенсивным расходом питательных веществ на формирование вегетативной массы проса в этом году. В последующий период высокие темпы уменьшения количества нитратного азота в почве сохранились в 2011 г., в 2010 — уменьшились, а в 2012 снижение прекратилось.

мм

20 18,5 18,7 18,7 10

40 ВО 20 10 о

30 . 27,8 28,4 28,4 20 10 0

Посев

2010 г.

6'3 5 5,2

2011 г.

19,6 18Д 19,7 22Д 20,7 20,1

2,1 1,8 1,5

30,3

0 0 0

25,7 25,5

2012 г.

14,7 14,3 14,4

|

7,6 6,8 6,1

10,3

7,8 7,2

2,7 1,7 1,6

Кущение Выметывание Уборка

ОКонтроль ам40р40к40 «м8(1Р80к41)

Рисунок 1 - Влияние внесения минеральных удобрений под просо на динамику содержания продуктивной влаги в слое почвы 0—20 см, мм

Кривая снижения обеспеченности почвы нитратным азотом на вариантах с удобрениями является более крутой, чем на контроле. К уборке максимальные различия по сравнению с ним составили всего 7 кг/га (рис. 2).

-Контроль «""^НюРздК^ до посева —ц^к,,, до посева

Рисунок 2 - Влияние внесения минеральных удобрений под просо на динамику содержания N-N03 в слое почвы 0-60 см, юг/га.

Среднее за 2010-2012 гг.

Содержание подвижного фосфора в почве опытных участков в годы исследований в слое 0-20 см находилось в пределах средней обеспеченности - 16,9-23,5 мг/кг почвы. Внесение 40 кг/га фосфора повышало его до 20,4-28,1 мг/кг почвы, Р80 - до 23,9-30,2 мг/кг почвы. Наибольший уровень отмечен в 2011 г. Несколько увеличивалось содержание фосфора и в слое 20-40 см. В течение вегетации во все годы наблюдалось достаточно равномерное снижение количества фосфора в почве. К фазе кущения оно было минимальным, а к фазе выметывания более интенсивным, особенно в 2011 г. К моменту уборки различия по сравнению с контролем оставались еще достаточно большими. Содержание подвижного фосфора на вариантах с применением удобрений осенью и при посеве отличалось мало. Сходные тенденции отмечены и в слое почвы 20^40 см, только в более узком диапазоне значений.

Содержание подвижного калия в почве перед посевом проса в слое 0-20 см в разные годы находилось в пределах от 360 до 480 мг/кг почвы, что соответствует повышенной и даже высокой (2011 г.) обеспеченности почвы.

Применение удобрений, содержащих азот и фосфор, вызвало незначительную тенденцию увеличения содержания калия в почве - на

3-4 мг/кг почвы. При добавлении К40 изменения были более заметны: в слое 0-20 см они достигли 10-17, а в слое 20-40 см - 7-9 мг/кг почвы. При повышении дозы азота до 80 кг в отдельные годы содержание подвижного калия увеличивается еще на 4-6 мг/кг почвы, но эта тенденция была неустойчивой. В течение вегетации проса произошло уменьшение содержания подвижного калия до 385 мг/кг на контроле и 387-388 мг/кг на вариантах с удобрениями (среднее за 2010-2012 гг.).

3.2. Влияние удобрений на биометрические показатели растении и содержание в них элементов питания

Уже в фазу стеблевания существенно различались в разные годы высота и масса растений. Минимальными эти значения были в 2010 г., максимальными - в 2011. Применение удобрений в дозе М40Р40 до посева способствовало заметному увеличению этих показателей. Добавление калия к азоту и фосфору не вызвало каких-либо изменений. Действие удобрений, вносимых при посеве, оказалось практически таким же, как и применяемых до посева.

Обработка семян бактериальным препаратом Азоризин 6 вызвала положительную тенденцию во все годы исследований, однако его влияние было слабее, чем действие минеральных удобрений (табл. 1).

Таблица 1 — Влияние дозы и сроков внесения удобрений на сырую массу растений проса, г/м2

Доза и срок внесения удобрений Стеблевание Выметывание

2010 г. 2011 г. 2012 г. 2010 г. 2011 г. 2012 г.

Контроль 252 346 309 617 1540 869

*4„Р4„ДП 284 389 340 763 1770 1013

N^40*40 да 291 394 338 778 1815 1028

адАодп 324 416 346 844 1989 1046

М80Р80К40 ДП 329 417 348 852 2008 1062

^0Р40 П0С 286 381 328 656 1705 934

^0р40 ПОС 304 397 344 784 1816 1022

Азоризин 6 пос 286 380 330 674 1690 938

М]0 Р40+ Азоризин 6 пос 300 390 344 708 1740 1006

>140 Р40 + Азоризин 6 пос 315 403 349 806 1829 1039

Примечание: дп - удобрение вносили до посева; пос — при посеве.

К фазе выметывания различия в развитии растений в разные годы исследований стали еще более существенными. В 2011 г. высота растений проса была почти в 1,5 раза больше, чем в 2010 г., вегетативная масса - в 2,5 раза. В действии удобрений на биометрические показатели проса в фазе выметывания проявились практически те же закономерности, что и в фазе стеблевания. Прирост высоты, массы растений и массы сухого вещества стал более значительным под влиянием удобрений как в абсолютном, так и в относительном выражении. При применении удобрений при посеве в дозе 1^40Р40 биометрические показатели растений несколько выше, чем при допосевном внесении, но различия незначительны. Меньший эффект дало припосевное внесение 1^10Р40 - 10-12 %. В этих же пределах проявилось положительное влияние бактериального препарата Азоризин 6.

Самое слабое увеличение концентрации азота в растениях проса в фазе выметывания вызвало применение при посеве 1^10Р40. Сходные изменения произошли также с применением Азоризина 6. Наибольшее увеличение этого показателя вызвало применение М80 (табл. 2).

Таблица 2 - Влияние дозы и сроков внесения удобрений на содержание азота в растениях проса в фазе выметывания, % на сухое вещество

Доза удобрений Срок внесения Год Среднее

2010 2011 2012

Контроль - 1,80 1,73 1,76 1,76

V/« До посева 1,90 1,80 1,81 1,84

Ч„Р4Ло До посева 2,12 1,89 2,02 2,01

До посева 2,08 1,90 2,00 1,99

При посеве 1,78 1,79 1,79 1,79

N Р ^40 40 При посеве 1,87 1,84 1,86 1,86

адАо При посеве 1,86 1,80 1,85 1,84

Азоризин 6 При посеве 1,84 1,79 1,77 1,80

Ы]0 Р40+ Азоризин 6 При посеве 1,85 1,80 1,78 1,81

Ы40 Р40+ Азоризин 6 При посеве 1,90 1,87 1,88 1,88

Среднее 1,90 1,82 1,85 1,86

В содержании фосфора в растениях картина изменений, обусловленных различиями в погодных условиях и минеральном питании

растений, менее четкая. Применение минеральных удобрений в дозе 40 кг/га вызвало повышение концентрации фосфора в растениях в целом за 3 года на 0,02 % независимо от срока и способа внесения удобрений, а также от наличия в составе удобрения калия. С дозами азота и фосфора 80 кг/га она увеличилась до 0,48 % (на 0,9 %).

Характерной особенностью является существенное изменение содержания калия в растениях проса под влиянием удобрений. Применение ^40Р40ДО посева увеличивало концентрацию калия на 0,12 %, при посеве на 0,20 %. Положительные изменения отмечены таюке при использовании Азоризина, а максимальные отмечены при внесении 0,24 %.

На завершающем этапе развития растений произошла реутилизация азота, накопленного в вегетативной массе растений, перемещение его в зерно. Здесь проявились те же закономерности, что и в течение вегетации. Наиболее существенное влияние на содержание азота в зерне оказало увеличение дозы азота до 80 кг/га. По сравнению с контролем концентрация азота в зерне повысилась на 0,25 %. Достаточно высокий положительный эффект вызвало применение бактериальных препаратов, особенно Азоризина 6. Действие Азоризина 8 слабее. Как и в фазе выметывания, более высокая концентрация азота в зерне отмечена в 2010 г. Под действием №К в дозе 40 кг/га в целом за все годы исследований концентрация фосфора увеличилась на 0,05-0,06 % при разных способах и сроках внесения удобрений. Влияние Азоризина 6 на содержание фосфора в растениях и в зерне проса было слабым. Зерно проса отличается низким содержанием калия, всего 0,66 % на контроле. С применением удобрений находилось в пределах 0,68-0,70 %. Под действием удобрений концентрация калия в соломе повышалась с 1,06 до 1,16 %.

3.3. Влияние удобрений ыа урожайность н качество зерна проса

В разные годы уровень урожайности зерна проса был совершенно различным — от 0,85 до 3,35 т/га на контроле (табл. 3).

В 2010 г. допосевное удобрение в дозе 1^40Р40 привело к повышению урожайности на 0,39 т/га, или на 45,9 %. Применение калийных удобрений в составе полного минерального эффекта не дало. Достоверно повысилась урожайность при повышении дозы азота с 40 до 80 кг/га на фоне РК. Увеличение дозы фосфора вдвое к изменению урожайности не привело. Наиболее низкий результат получен с минимальной дозой удобрений К]0Р4(1 Применение на этом фоне азотной подкормки в фазе кущения в дозе 30 кг/га давало меньший эффект, чем применение всей дозы азота (М40) до посева или при посеве. Из бактериальных препаратов большее влияние на урожайность проса оказал Азоризин 6.

Таблица 3 - Влияние дозы и сроков внесения удобрений на урожайность

зерна проса, т/га

Доза и срок внесения удобрений Год Среднее Прибавка

2010 2011 2012 т/га %

Контроль 0,85 3,35 1,46 1,89 - -

и40р40ДП 1,24 4,00 1,74 2,33 0,44 23,2

К40Р40К40дп 1,25 4,03 1,75 2,34 0,45 23,8

Ч0Р40К40ДП 1,60 4,27 1,86 2,58 0,69 36,5

^оРЛоДП 1,25 4,13 1,87 2,42 0,53 28,0

^0Р80К40ДП 1,64 4,32 1,88 2,61 0,72 38,1

Ч„Р40 П0С 0,95 3,72 1,58 2,08 0,19 10,1

М40Р40 П0С 1,24 4,07 1,77 2,36 0,47 24,9

^0Р40К40ПОС 1,26 4,07 1,77 2,37 0,48 25,4

ПОС + ПК 1,03 4,09 1,78 2,30 0,41 21,7

М,0Р40К40+^0ПОС + ПК 1,03 4,11 1,79 2,31 0,42 22,2

Азоризин 6 пос 1,01 3,76 1,63 2,13 0,24 12,7

Ы]0Р40+ Азоризин 6 пос 1,09 3,87 1,68 2,21 0,32 16,9

Ы40Р4+ Азоризин 6 пос 1,35 3,99 1,73 2,36 0,47 24,9

Азоризин 8 пос 0,89 3,69 1,60 2,06 0,17 9,0

1Ч)0Р40+ Азоризин 8 пос 0,99 3,79 1,65 2,14 0,25 13,3

Р40+ Азоризин 8 пос 1,20 3,97 1,73 2,33 0,44 23,3

17-1 пос 0,87 3,56 1,55 1,99 0,10 5,3

ЧЛ.*17'1 пос 0,95 3,82 1,66 2,14 0,25 13,3

^4„Р40+17-1 пос 1,33 4,01 1,74 2,36 0,47 24,9

нсрот5 0,16 0,3 0,15 0,16 - -

Бх,% 4,64 2,54 2,55 2,33 - -

Примечание: дп — удобрение вносили до посева; пос - при посеве; пк — в подкормку в кущение.

В 2011 г. абсолютные прибавки урожайности были значительно больше, чем в 2010 г., но в относительном выражении - меньше вследствие высокого уровня урожайности. Увеличение дозы азота с 40 до

80 кг/га вызвало увеличение урожайности, но это лишь тенденция. Слабое преимущество имело дробное внесение азота С^10Р40 при посеве + 1Ч,П в подкормку) по сравнению с однократным применением удобрений. При благоприятных условиях увлажнения эффект от бактериальных препаратов был больше, на варианте с Азоризином 6 прибавка составила 0,41 т/га. В 2012 г. проявились те же закономерности, что и в предыдущие годы.

В среднем за 3 года исследований урожайность проса на контроле составила 1,89 т/га, а при внесении 1^40Р40 до посева - 2,33 т/га, такой же результат получен и при внесении полного удобрения. Повышение дозы азота до 80 кг на фоне Р40К40 способствовало увеличению прибавки урожайности на 0,69 т/га, или на 36,5 %.

Математическая обработка урожайности зерна проса за все годы исследований показала, что изменение урожайности при внесении Ы80Р40К40 по сравнению ТЧ40Р40К40 математически достоверно. Припо-севное применение удобрений в дозе Т^40Р40 и Ы40Р40К40 практически не имело преимущества перед допосевным в тех же дозах. Перенос части дозы азотных удобрений (Ы30) с посева на подкормку в фазе кущения вызвал незначительное ослабление эффекта.

Существенное повышение урожайности обеспечила обработка семян бактериальным препаратом Азоризин 6. В среднем за 3 года урожайность по сравнению с контролем была выше на 12,7 %. Другие препараты действовали слабее, особенно препарат 17-1. Применение Азоризина 6 с минеральными удобрениями в дозе М]0Р40 обеспечило повышение урожайности на 16,9 %. Сочетание препаратов с минеральными удобрениями в дозе 1^40Р40 дало такие же результаты, как и минеральные удобрения без обработки семян.

На основе сопоставления данных урожайности проса на вариантах с минеральными удобрениями и контролем с исходными запасами доступных форм азота, фосфора и калия в почве, а также их уровнями, созданными при внесении удобрений, не представляется возможным выбрать узкие параметры оптимального содержания доступных форм элементов питания в почве, они находятся в широких пределах: N-N0., — 75-125 кг/га в слое 0-60 см, Р205 - 20-28 мг/кг почвы в слое 0-20 см. Калийные удобрения при наличии в слое почвы 0-40 см более 300 мг/кг почвы подвижного калия положительного результата на фонеТЧ40Р40 не дали.

Однако, учитывая данные математической обработки урожайности проса за годы исследований, можно предположить, что при наличии в слое почвы 0-60 см к посеву проса менее 75 кг/га N-N03 необходимо дозу азота в удобрениях доводить до 80 кг/га, а при большем содержании

ограничиться дозой 40 кг/га. При средней исходной обеспеченности почвы фосфором - в пределах 17-24 мг/кг почвы в слое 0-20 см при любом уровне урожайности - достаточной является доза фосфора 40 кг/га.

На естественном фоне питания урожайность проса при обработке семян Азоризином 6 увеличилась на 12,7 %, а на фоне 1М|(Р40 лишь на 6,8 %. Эффективность других бактериальных препаратов снижалась до 2,9 и 4,8 %. На фоне дозы 1М40Р40 она уменьшалась до нуля (рис. 3). Следовательно, бактериальные препараты на просе значительно лучше действуют на естественном фоне питания. Только Азоризин 6 можно применять и в сочетании с 1^10Р40.

14

12

10

5,3

^ 4,8

-2 -1,3

Азоризин 6 Азоризин { $$ Естественный фон

17-1

-0,4

ГУМ Р

10 40

Среднее по трем бакт. препаратам

^ Р

40 40

Рисунок 3 - Эффективность бактериальных препаратов в зависимости от дозы внесения минеральных удобрений, %. Среднее за 2010-2012 гг.

Содержание сырого белка в зерне проса в годы исследований различалось незначительно. Тем не менее некоторое преимущество по этому показателю имелось в 2010 г., что обусловлено большей засушливостью.

Минеральные удобрения оказали положительное влияние на содержание сырого белка в зерне проса (табл. 4). В наибольшей степени этот показатель зависел от обеспеченности растений азотом. Допосевное применение ЫРК в дозе 40 кг/га привело к его повышению на 0,4 %,

а К80Р40К40 ~ на ' & Наиболее слабое действие оказало припосев-ное внесение удобрений в дозе 1Ч10Р40, а влияние И40Р40 было несколько выше, чем при допосевном применении равной дозы удобрений. Достоверный эффект дала обработка семян Азоризином 6. При совместном применении бактериальных препаратов и минеральных удобрений их действие несколько усиливалось.

Таблица 4 - Влияние дозы и сроков внесения удобрений на содержание сырого белка в зерне проса, % на сухое вещество

Доза удобрений Срок внесения Год Среднее

2010 2011 2012

Контроль 11,3 10,4 10,1 10,6

*40Р40К40 До посева 11,6 10,6 11,0 11,0

N Р К 80 40 40 До посева 13,1 11,4 12,0 12,2

N^80^0 До посева 13,0 11,5 12,1 12,2

N,0^0 При посеве 11,2 10,7 10,3 10,7

*40Р4„ При посеве 11,7 11,6 11,5 11,6

Ч„Р40К40 При посеве 12,0 10,9 11,4 11,4

Азоризин 6 При посеве 11,6 10,9 10,6 11,0

М10Р40 + Азоризин 6 При посеве 11,9 11,0 10,6 11,2

К40Р40+ Азоризин 6 При посеве 11,9 11,5 11,6 11,7

Азоризин 8 При посеве 11,7 10,8 10,4 11,0

К10Р40+ Азоризин 8 При посеве 11,4 10,8 10,6 10,9

Н40Р+ Азоризин 8 При посеве 11,9 11,6 11,4 11,6

Среднее 11,85 11,0 11,05 -

нср095 0,57 0,45 0,39 0,4

Бх, % 1,6 1,4 1,2 1,4

Основная причина изменений белковости зерна проса - улучшение азотного питания растений. Подтверждением этому является очень тесная связь между содержанием сырого белка в зерне и концентрацией азота в вегетативной массе растений в фазу выметывания. Коэффициент корреляции равен 0,901 ± 0,06 , т. е. белковость более чем на 80 % определяется этим фактором. Важным показателем оценки

влияния элементов технологии на качество продукции зерновых культур является выход сырого белка с единицы площади. На контроле в среднем за 2010-2012 гг. он равен 197 кг/га. Под действием удобрений в дозе ^0Р40К40, вносимых до посева, сбор сырого белка увеличился на 29,4, а при посеве - на 34,5 %. При увеличении дозы азота до 80 кг/га прирост повысился до 55,8-58,4 %. Таким образом, с учетом общего содержания сырого белка в урожае оправданным является повышение дозы азота до 80 кг/га в 2011 и в 2012 гг. В 2011 г. увеличение составило 14,1 %, а в 2012 г. - 15,5 %. Существенное повышение количества сырого белка в урожае получено не только при обработке семян Азо-ризином 6 - 18,3 %, но и Азоризином 8 - 12,7 %. С учетом качества полученной продукции целесообразным является использование Азо-ризина 6 и на фоне применения удобрений в дозе М10Р40.

3.4. Вынос и баланс элементов питания при различных системах

удобрения проса

Внесение двойного и полного удобрения, содержащего 40 кг азота, обеспечивало положительный баланс азота в 2010 г. и небольшой отрицательный баланс в размере 10-15 кг/га в 2012 г. При высокой урожайности проса в 2011 г. дефицит увеличился до 54—64 кг/га, он составил 35—39 кг/га даже при внесении 80 кг д. в. азота. С применением бактериальных препаратов дефицит азота формально соответствует его содержанию в урожае.

Основная доля в выносе фосфора с урожаем проса приходится на зерно, она в среднем составила около 57 %. С применением минеральных удобрений баланс фосфора был положительным, даже при высокой урожайности проса в 2011 г.

Основная масса калия две трети, или около 70 %, сосредоточена в соломе проса. Благодаря применению удобрений баланс калия в 2010 и 2012 гг. был близок к нейтральному, при высокой урожайности в 2011 г. дефицит достигал 40-60 кг/га.

В целом за годы исследований количество азота в надземной части растений проса на естественном фоне питания под влиянием препарата Азоризин 6 увеличилось на 9,6, Азоризин 8 — на 6,7 кг/га. На фоне ]Ч]0Р40 этот показатель снизился в среднем по двум препаратам до 5,5, а на фоне Н40Р40 - до 1,2 кг/га (рис. 4). Следовательно, испытываемые препараты содержат штаммы микроорганизмов, способных фиксировать азот из воздуха, который затем используют растения. Более активно они утилизируют азот при достаточном увлажнении почвы, а внесение в почву удобрений вызывает угнетение бактерий.

N - кг/га

20 10 0 -10

15 10 5 О -5

15 10 5 О -5

5,5 6,3 47

2,7

0,4

13,8 Азоризин 6

□ 8 3

С

9,6

6,7

2,1

-0,5

11,9

Азоризан 8

6,5

4,2

-0,7

ГЬ

12,9

Среднее по друм препаратам 8

I |.........^

;-»...,.....МшаЯИШ_

2010 г. 2011г.

ОЕстественный фон РМ|0Р40 шМ40Р40

Среднее за 2010-2012 гг.

Рисунок 4 - Азот, поглощенный растениями проса под влиянием бактериальных препаратов на разных фонах минерального питания, кг/га

Анализ корреляционной связи между изменениями содержания азота в растениях проса и изменениями урожайности, вызванными применением биопрепаратов, показал, что между этими показателями связь линейная и очень тесная г = 0,946 ± 0,08, то есть прирост урожайности обусловлен на 89,5 % улучшением азотного питания растений (рис. 5).

Это позволяет сделать заключение, что из многих положительных качеств испытанных бактериальных препаратов решающее значение имеет их способность к фиксации азота из воздуха. По-видимому, минерализация отмерших микроорганизмов идет достаточно быстро, и азот становится доступным растениям проса. При более высокой влажности почвы развитие данной микрофлоры происходит интенсивнее, и общее количество утилизированного азота выше, чем в засушливые годы.

к р

о О

зй сЗ

К

О

о,

<и к я

о И

<и.

со

5

-о^ л л

0,4 у - 0,0312х - 0,0621 г = 0.946 ^

■

0,1

и 5 п Р1 х 1 1 5 10 1

-ОД

-----и вменение выноса азота , кг/га

Рисунок 5 - Изменение урожайности проса в зависимости от потребления азота растениями, вызванное действием биопрепаратов

3.5. Экономическая эффективность применения удобрений и биопрепаратов

При использовании удобрений себестоимость производства зерна проса повысилась, а рентабельность уменьшилась, однако с учетом реализации соломы увеличился условно чистый доход, на варианте с применением М4,:1\10 при посеве - больше чем на 1400 руб/га по сравнению с контролем. Обработка семян биопрепаратами способствовала улучшению всех экономических показателей. Лучшим было применение Азоризина 6. Здесь себестоимость 1 кг зерна уменьшилась на 0,39 руб., рентабельность увеличилась на 19,6 %, а условно чистый доход повысился на 2020 руб/га. Экономически оправданным было применение Азоризина 6 в сочетании с М10Р40 при посеве.

ВЫВОДЫ

1. В благоприятный по увлажнению и в засушливые годы расход почвенной влаги растениями проса с применением минеральных удобрений больше, чем на контроле. К концу вегетации различия в содержании продуктивной влаги в метровом слое почвы достигли 5—14 мм.

2. Распределение нитратного азота по слоям почвы 0-20, 20-40 и 40-60 см к посеву проса было равномерным. В целом по слою 0-60 см его запас находился в пределах от 58-59 (2010-2012 гг.) до 92,5 (2011 г.) кг/га. Применение удобрений, имеющих в своем составе N |(), способствовало увеличению содержания N-N03 в почве на 16—31, ТЧ80 — на 32-42 кг/га. При внесении удобрений использование растениями проса азота из почвы было более интенсивным.

3. Обеспеченность почвы подвижным фосфором во все годы исследований была в диапазоне средней обеспеченности, в слое почвы 0-20 см она изменялась от 16,9 в 2010 г. до 23,5 мг/кг почвы в 2011 г. Применение удобрений, содержащих фосфор в дозе 40 кг/га, вызывало поднятие фосфатного уровня почвы в разные годы до 20,4-28,1, а в дозе Р80 - до 23,9-30,2 мг/кг почвы. Динамика содержания подвижного фосфора в почве на контроле и с внесением удобрений в течение вегетации проса была практически одинаковой.

Исходное содержание подвижного калия в почве было повышенным в 2010 и в 2012 гг. и высоким в 2011 г., в слое почвы 0-40 см - в пределах от 345 до 463 мг/кг почвы. При внесении удобрений тенденция его увеличения была слабой.

4. Применение азотно-фосфорных удобрений и бактериальных препаратов во все годы исследований оказало существенное влияние на биометрические показатели растений проса уже в фазе стеблевания. В наибольшей степени это проявилось к фазе выметывания. Максимальных значений высота и масса растений достигли на вариантах, где в составе удобрений был азот в дозе N . Добавление калия мало влияло на развитие растений.

5. Применение удобрений, содержащих азот в дозе 40 кг/га, способствовало увеличению содержания азота в растениях в фазе выметывания на 0,06-0,11 %, 1Ч80 - на 0,16-0,32 %, обработка семян биопрепаратами - на 0,01-0,06 %. Содержание фосфора в растениях проса повысилось при внесении азота и фосфора в дозе 80 кг д. в. на 0,04-0,05 %, на всех остальных изменилось незначительно. Под влиянием удобрений концентрация калия увеличилась на 0,4-0,23 %, наибольший эффект вызвало повышение дозы азота с 10 до 80 кг/га.

При внесении ТЧ40 содержание азота в зерне проса повысилось с 1,76 до 1,84-1,90 %, а при 1Ч80- до 2,3 %. Действие Азоризина 6

было эквивалентным применению Н.0Р40К40 до посева. Изменения в содержании фосфора под влиянием удобрений проявились в меньшей степени - на 0,02-0,11 %, а содержание калия осталось на том же уровне. Оно более существенно увеличилось в соломе.

6. Применение удобрений оказало положительное влияние на урожайность как при хорошем увлажнении (2011 г.), так и в засушливых условиях (2010, 2012 гг.). Локальное припосевное и допо-севное под культивацию внесение 1Ч40Р40в среднем за 3 года дало близкий результат - урожайность повысилась на 24,9 и 23,2 %. Действие К40 на этом фоне было несущественным, а при увеличении дозы азота вдвое прибавка урожайности достигла 36,5 %. Увеличение дозы фосфора до 80 кг/га на урожайность не повлияло. Суммарный эффект дробного внесения удобрений при посеве 1ЧшР40и 1Ч30 в подкормку в кущение был несколько ниже, чем от однократного при посеве в дозе 1^Г40Р40.

Обработка семян проса бактериальным препаратом Азоризин 6 во все годы исследований способствовала достоверному увеличению урожайности в среднем на 12,7 %. Влияние других биопрепаратов было меньшим. Эффект от обработки семян биопрепаратами на фоне 1^40Р40 снижался практически до нуля.

7. Применение удобрений при посеве проса в дозах ^0Р40 и И^Р^К^ способствовало повышению белковости зерна проса на 0,4-1,4 %, до посева - на 0,4 %. Максимальное содержание белка в зерне 12,2 % получено при внесении >Т80. Бактериальные препараты Азоризин 6 и Азоризин 8 вызвали повышение белковости зерна на 0,3-0,5 %. Действие всех видов удобрений на величину сбора белка с 1 га проявилось в большей степени, чем на урожайность, выше преимущество локального припо-севного способа внесения удобрений по сравнению с допосев-ным. Эффект от повышения дозы азота с 40 до 80 кг/га в 2011 и 2012 гг. составил 14,1 и 15,5 %. При обработке семян препаратом Азоризин 6 выход белка с 1 га увеличился по сравнению с контролем на 18,3 %, а с фоном 1^10Р40 — на 11,2 %. Главный фактор повышения белковости зерна проса - улучшение азотного питания более чем на 80 % - определялось концентрацией азота в растениях в фазу выметывания.

8. Благодаря применению бактериальных препаратов улучшилось поглощение и вынос азота растениями проса. При обработке

семян Азоризином 6 увеличение содержания азота в надземной массе проса по сравнению с контролем в среднем за 3 года составило 9,6 кг, Азоризином 8 - 6,7 кг. На фонах с минеральными удобрениями количество дополнительно усвоенного азота резко снижается, на фоне 1^10Р40 до 6,7^4,2 кг/га, а на фоне 1Ч40Р40 почти до нуля. Имеется очень тесная корреляционная зависимость между накоплением дополнительного азота в растениях проса и изменениями его урожайности, связанными с применением биопрепаратов, г = 0,946 ± 0,08.

9. Применение минеральных удобрений под просо на черноземе южном вызвало увеличение себестоимости зерна проса и снижение рентабельности. Однако с учетом реализации соломы применение удобрений при посеве в дозе 1^40Р40 обеспечивает увеличение условно чистого дохода по сравнению с контролем более чем на 1400 руб/га. Повышению доходности способствовало увеличение дозы азота до 80 кг/га. Лучшие экономические показатели получены при обработке семян бактериальным препаратом Азо-ризин 6, рентабельность по сравнению с контролем увеличилась на 20 %, а при использовании Азоризина 8 - на 15 %. Рентабельно также применение препарата Азоризин 6 с минеральным удобрением в дозе 1^10Р40.

ПРЕДЛОЖЕНИЯ ПРОИЗВОДСТВУ

1. При возделывании проса на черноземе южном со средней обеспеченностью подвижным фосфором, повышенной и высокой подвижным калием минеральные удобрения необходимо применять при посеве в дозе М40Р в виде смеси аммофоса и аммиачной селитры. В годы с содержанием нитратного азота в почве перед посевом в слое 0—60 см менее 75 кг/га следует дополнительно внести 40 кг азота под предпосевную культивацию. При достаточном увлажнении в начальный период развития проса эффективна азотная прикорневая подкормка дозой 30 кг/га в фазе кущения.

2. Перед посевом семена проса необходимо обработать бактериальным препаратом Азоризин 6 из расчета 300 г на гектарную норму семян. Ее можно проводить также в сочетании с припосевным внесением аммофоса в дозе N Р40.

СПИСОК ОПУБЛИКОВАННЫХ РАБОТ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

Публикации в изданиях, рекомендованных ВАК Министерства образования и науки РФ:

1. Клыков, В. В. Применение минеральных удобрений и бактериальных препаратов под полевые культуры на черноземах Ростовской области / С. А. Гужвин, Н. В. Климашевская, Н. П. Каменский, В. В. Клыков // Политематический сетевой электронный научный журнал КубГАУ. - 2012. - № 08(82). - Режим доступа: Мр:/Ау .kubagro.ru/2012/08/рс11753.рс11"

2. Клыков, В. В. Применение минеральных удобрений и бактериальных препаратов под просо на черноземе южном / Е. В. Агафонов, В. В. Клыков // Зерновое хозяйство России. - 2013. -№4(28).-С. 53-55.

3. Клыков, В. В. Применение бактериальных и минеральных удобрений под полевые культуры на черноземах Ростовской области / Е. В Агафонов, С. А. Гужвин, Н. П. Каменский, В. В. Клыков // Достижения науки и техники АПК. - 2013. - № 9. -С.32-34.

Публикации в других изданиях:

4. Клыков, В. В. Система удобрения проса на черноземе южном / В.

B. Клыков // Инновации в науке, образовании и бизнесе - основа эффективного развития АПК : матер. Междунар. науч.-практ. конф. — п. Персиановский, 2011. - С. 48-50.

5. Клыков, В. В. Применение минеральных и бактериальных удобрений под полевые культуры / Е. В. Агафонов, С. А. Гужвин, Н. П. Каменский, В. В. Клыков // Инновационные пути развития агропромышленного комплекса: задачи и перспективы : матер. Донской аграрной науч.-практ. конф. - Зерноград, 2012. -

C. 77-80.

6. Клыков, В. В. Влияние минеральных удобрений в сочетании с бактериальными препаратами на урожайность и качество проса / В. В. Клыков // Современные проблемы устойчивого развития агропромышленного комплекса России : матер. IX Междунар. дистанционной науч.-практ. конф. студентов, аспирантов и молодых ученых. - пос. Персиановский, 2012. - С. 105-107.

Подписано в печать 06.11.2013. Формат 60x84 '/16. Гарнитура «Тайме». Бумага офсетная. Печать офсетная. Усл. печ. л. 1,0. Тираж 100. Заказ № 500.

Отпечатано в типографии издательско-полиграфического комплекса СтГАУ «АГРУС», г. Ставрополь, ул. Пушкина, 15.

Текст научной работыДиссертация по сельскому хозяйству, кандидата сельскохозяйственных наук, Клыков, Василий Васильевич, Персиановский

МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА РФ ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧЕРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ «ДОНСКОЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АГРАРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»

ВЛИЯНИЕ МИНЕРАЛЬНЫХ УДОБРЕНИЙ И БАКТЕРИАЛЬНЫХ ПРЕПАРАТОВ НА УРОЖАЙНОСТЬ И КАЧЕСТВО ПРОСА НА

ЧЕРНОЗЕМЕ ЮЖНОМ

04201455510

На правах рукописи

Клыков Василий Васильевич

06.01.04 Агрохимия

Диссертация на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук

Научный руководитель:

доктор сельскохозяйственных наук,

профессор Агафонов Е.В.

пос. Персиановский 2013

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ..............................................................................................................4

1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ........................................................................................7

1.1. Значение проса как пищевой и кормовой культуры...................................7

1.2. Требования к условиям питания и вынос элементов питания с урожаем .................................................................................................................................9

1.3. Значение азота фосфора и калия в питании растений и их потребление растениями проса в течение вегетации...............................................................12

1.4. Опыт применения удобрений под просо....................................................16

1.5. Микробиологическая фиксация атмосферного азота...............................24

1 .б.Применение бактериальных удобрений с ассоциативными

азотфиксаторами под сельскохозяйственные культуры...................................30

2. МЕТОДИКА И УСЛОВИЯ ПРОВЕДЕНИЯ ИССЛЕДОВАНИЙ..............36

2.1. Методика исследований..............................................................................36

2.2. Условия проведения исследований............................................................39

2.2.1. Характеристика почвы опытного участка.........................................39

2.2.2. Климат и погодные условия в зоне проведения исследований.......41

3. ДИНАМИКА ПРОДУКТИВНОЙ ВЛАГИИ В ПОЧВЕ ПОД ПРОСОМ.....47

4. ДИНАМИКА ЭЛЕМЕНТОВ ПИТАНИЯ В ПОЧВЕ ПОД ПРОСОМ..........53

4.1.Динамика нитратного азота в почве............................................................53

4.2.Динамика подвижного фосфора в почве.....................................................59

4.3.Динамика подвижного калия в почве..........................................................65

5. ВЛИЯНИЕ УДОБРЕНИЙ НА БИОМЕТРИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ РАСТЕНИЙ И СОДЕРЖАНИЕ В НИХ ЭЛЕМЕНТОВ ПИТАНИЯ................70

5.1. Влияние удобрений на формирование вегетативной массы растений проса...................................................................................................................70

5.2. Содержание элементов питания в растениях проса.................................74

5.3. Содержание элементов питания в урожае проса.....................................79

6. ВЛИЯНИЕ УДОБРЕНИЙ НА УРОЖАЙНОСТЬ ПРОСА............................83

6.1. Влияние удобрений на урожайность проса и его структуру..................83

6.2. Структура урожая проса............................................................................88

6.3. Зависимость эффективности удобрений от условий питания растений..................................................................................................................91

7. ВЛИЯНИЕ УДОБРЕНИЙ НА КАЧЕСТВО ЗЕРНА ПРОСА........................96

8. ВЫНОС И БАЛАНС ЭЛЕМЕНТОВ ПИТАНИЯ ПРИ РАЗЛИЧНЫХ СИСТЕМАХ УДОБРЕНИЯ ПРОСА.................................................................102

9. ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА ВЛИЯНИЯ МИНЕРАЛЬНЫХ УДОБРЕНИЙ И БАКТЕРИАЛЬНЫХ ПРЕПАРАТОВ НА ЧЕРНОЗЕМЕ

ЮЖНОМ НА ПРОСО.........................................................................................112

ВЫВОДЫ И ПРЕДЛОЖЕНИЯ ПРОИЗВОДСТВУ.........................................116

ЛИТЕРАТУРА.....................................................................................................120

Просо - основная крупяная культура страны. Просяная крупа - пшено. Пшенная каша отличается хорошим вкусом, высокой калорийностью. Пшено, как и другие крупы характеризуется высокой крахмалистостыо, повышенным содержанием жира (особенно в зародышах) и быстрой разваримостыо (В.А. Федотов и др., 1998).

Зерно проса является хорошим кормом для птиц и свиней, а солома -для крупнорогатого скота и других животных (И.Н. Елагин, 1981).

Просо, кроме того, используется в качестве страховой культуры при пересеве погибших озимых культур (А.Н. Кондратенко, 1984).

На земном шаре посевная площадь составляет 37,7 млн га. В Российской Федерации около 1,0 млн. га. Урожайность проса может составлять 3-4 т/га и более, однако средняя по России 1,0 т/га (Г.С. Посыпанов и др., 1997).

Актуальность исследований. Просо является важной крупяной и кормовой культурой в России. В Ростовской области площади посевов проса в 2006-2012 гг. составляли в среднем 73,4 тыс. га, при урожайности 1,16 т/га. Одна из главных причин низкой продуктивности посевов - отсутствие детально разработанной системы применения минеральных удобрений и низкий уровень их применения.

В современных условиях большая роль отводится бактериальным препаратам с микроорганизмами, фиксирующими азот из воздуха, который является существенным дополнением к минеральным азотным удобрениям и позволяет сократить их применение. В Ростовской области имеется достаточно большой опыт применения подобных препаратов на ряде культур, но по просу таких данных нет.

В связи с этим совершенствование технологии возделывания проса на черноземе южном, обоснование системы применения минеральных удобрений и биопрепаратов является актуальной научной проблемой.

Цель и задачи исследований. Цель настоящих исследований -изучение эффективности применения минеральных удобрений, бактериальных препаратов и их сочетаний под просо в условиях недостаточного увлажнения и разработка оптимальной системы удобрения проса на черноземе южном.

В задачи исследований входило:

- изучить действие различных доз и сроков применения удобрений, обработки семян бактериальными препаратами на развитие растений проса и потребление ими элементов минерального питания;

- установить влияние удобрений и биопрепаратов на урожайность и качество проса;

- установить зависимость эффективности удобрений от обеспеченности почвы доступными формами питательных веществ, бактериальных препаратов-от степени усвоения растениями биологического азота;

- определить экономическую эффективность применения минеральных удобрений и биопрепаратов под просо.

Научная новизна. На черноземе южном определено влияние минеральных удобрений и бактериальных препаратов комплексного действия на урожайность и качество зерна проса; установлены оптимальные сочетания доз, сроков и способов применения удобрений; выявлен наиболее эффективный биопрепарат Азоризин 6 и особенности взаимодействия между ними; найдена зависимость действия минеральных удобрений на продуктивность посевов от содержания питательных веществ в почве, а бактериальных препаратов - от степени усвоения растениями биологического азота. Установлена экономическая эффективность применения минеральных удобрений и обработки семян проса бактериальными препаратами.

Практическая значимость работы. На основании проведённых исследований производству рекомендованы оптимальные дозы и сроки внесения азотно-фосфорных удобрений, обработка семян проса

бактериальным препаратом Азоризин 6 и их сочетания, обеспечивающие получение 2,5 т/га зерна с белковостью около 12% и повышение сбора белка с 1 га на 35 - 58%. Внедрение этих элементов технологии возделывания проса в трех хозяйствах Каменского района Ростовской области в 2012-2013 гг. на площади 267 га способствовало повышению урожайности на 0,24 - 0,45 т/га и повышению чистого дохода на 1300 - 1980 руб/га.

Основные положения, выносимые на защиту:

- влияние на урожайность и белковость зерна проса азотно-фосфорных удобрений при различных сроках и способах их внесения;

- критерии, позволяющие определять необходимость применения и дозы минеральных удобрений по содержанию в почве доступных форм азота, фосфора и калия;

- высокая эффективность обработки семян проса биологическим препаратом комплексного действия Азоризин 6 и ее зависимость от потребления растениями дополнительного биологического азота;

- экономическая целесообразность применения биопрепаратов на просе, способствующая снижению себестоимости зерна и увеличению дохода и рентабельности производства.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы обсуждены на ежегодных научно практических конференциях Дон ГАУ и АЧГАА 2011 - 2013 гг. Производственная проверка результатов исследований проведена в хозяйствах Каменского района Ростовской области.

Публикации результатов исследований. Основные результаты исследований диссертационной работы опубликованы в шести печатных работах, в том числе 3 работы в изданиях рекомендованных ВАК РФ.

1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ 1.1. Значение проса как пищевой и кормовой культуры

С незапамятных времен, когда человек находился еще в полудиком состоянии, просо уже служило ему пищей. Трудно определить более точно время введения в культуру растения проса, так как древность этой культуры превосходит древность всех исторических сообщений (Г.К. Мейстер, Б.М. Арнольд, 1925).

Из хлебных злаков просо, вероятно наиболее древняя пищевая культура Китая. Памятники китайской культуры за 2700 лет до н.э. свидетельствуют об этом (В.И. Авдиев, 1948).

Издавна возделывают его на территории Руси, о чем упоминается в летописи 1095 г. (В.А. Федотов и д.р. 1998).

По содержанию крахмала пшено не уступает другим крупам, а белка в нем больше, чем в рисовой, ячменной, перловой и гречневой крупах. В среднем в пшене содержится 81% крахмала, 12-13% белка, 3,5-4,0% жира, 0,15% сахара, 1,04% клетчатки. В нем имеются минеральные соли калия, натрия, кальция, магния, фосфора и других элементов, органические вещества и витамины (A.C. Белиловская, Г.В. Канн, 1973).

Из зерна проса, кроме крупы, можно приготовить муку, которую употребляют в чистом виде и добавляют к ржаной муке для повышения ее пищевых качеств. Благодаря высокому содержанию крахмала зерно проса используется в винокуренной и пивоваренной промышленности (Н.М. Щирбаев, Н.И. Ельчанинова, 1962).

Просо - не только ценная продовольственная, но и кормовая культура. Просяную солому и полову охотно поедают сельскохозяйственные животные, в том числе крупный рогатый скот, а запаренную полову — свиньи. По содержанию питательных веществ этот корм значительно превосходит пшеничную и овсяную солому. В 1 кг просяной соломы содержится 0,41 к.ед. и в среднем 24 г белка, тогда как 1 кг овсяной соответственно 0,31 и 14,

пшеничной - 0,22 и 10. Просяная солома при уборке остается частично зеленой, поэтому витамина «А» в ней больше, чем в соломе других зерновых культур. Скармливание соломы крупно-рогатому скоту позволяет увеличивать надои, улучшать вкус молока и его питательность (И.Н. Елагин, 1981).

Зерно проса служит хорошим кормом для свиней и птицы. При этом у кур повышается яйценоскость, улучшается прочность яичной скорлупы.

Учитывая, что у проса короткий период вегетации, его можно высевать в поздние сроки, использовать для пересева озимых и яровых, высевать после уборки ранних кормовых, зерновых, зернобобовых и других культур (А.Н. Кондратенко, 1984).

Кормовые сорта проса - Кормовое 1, Кормовое 3, Черносемянное 1 и другие, дают 300-400 ц/га зеленой массы, или 85-110 ц/га высокопитательного сена. В 100 кг этого сена содержится до 50 к.ед. и 9 кг белка. Смешанные посевы кормовых сортов проса с соей обеспечивают высокие урожаи зеленой массы и сена с повышенным содержанием белка. Многие хозяйства Матвеево - Курганского района Ростовской области, высевая просо сорта Харьковское кормовое в смеси с соей, ежегодно собирают по 300-350 ц/га зеленой массы (И.Н. Елагин, 1981).

Поздние сроки посева приобретают особое значение при возделывании сортов универсального направления, так как, кроме высокого урожая зерна, позволяют получать рекордно высокие урожаи зеленой массы, с наиболее высоким содержанием белка и каротина (Reed R. I., Sanderson М. А., 1994).

В 90-е годы XX века в мировом земледелии просо занимало около 40 млн. га. В России наибольшая в мире площадь посева проса, колеблющаяся от 1,9 до 0,7 млн. га. Основные районы его возделывания находятся в засушливых и полузасушливых районах. Урожайность проса в стране в среднем за 1986-1990 гг. составила 11,9 ц/га. Валовой сбор проса в России с 1986-1990 по 1991-1995 гг. уменьшился более чем вдвое, составив в 1995г. 492 тыс. т. Это обусловлено как уменьшением посевных площадей в 2,8 раза

(с 1990 по 1995г.), так и снижением урожайности в 1,4 раза (В.А. Федотов и д.р. 1998).

На сегодняшний день по данным официального сайта федеральной службы государственной статистики (http://gks.ru/wps/wcm/connect/rosstat/ го881а18ке/тат/еп1егрп8е/есопоту/) урожайность проса в хозяйствах всех категорий, в среднем за год, по Российской Федерации с 2006 по 2010гг. составила 10,6 в 2011 -13,9 в 2012 - 10,0 ц/га; в Южном федеральном округе за 2006-2010гг. - 10,9 в 2011 - 15,2 в 2012 - 9,8 ц/га; в Ростовской области за 2006-2010гг. - 11,1 в 2011 - 15,7 в 2012 - 10,1 ц/га.

Валовой сбор проса в хозяйствах всех категорий, в среднем за год, по Российской Федерации с 2006 по 2010гг. составил 425,1 в 2011 - 878,3 в 2012 - 336,1 тыс. т; в Южном федеральном округе за 2006-2010гг. - 105,7 в 2011 -312,1 в 2012 - 104,8 тыс. т; в Ростовской области за 2006-2010гг., средняя за год - 67,4 в 2011 - 196,4 в 2012 - 85,9 тыс.

Средняя посевная площадь этой культуры в РФ за 2006-2010гг. составила 401,0 в 2011 - 631,9 в 2012 - 336,1 тыс. га; в Южном федеральном округе за 2006-2010гг. - 97,0 в 2011 - 205,3 в 2012 - 106,9 тыс. га.; в Ростовской области за 2006-2010гг., средняя за год - 60,7 в 2011 - 125,1 в 2012 - 85,0 тыс. га.

1.2. Требования к условиям питания и вынос элементов питания с

урожаем

Просо может возделываться на разных типах почв, однако лучшими для него являются, безусловно, черноземы разных подтипов, средние по гранулометрическому составу и обеспеченные запасом питательных веществ в легко растворимых средах. Эта культура не выносит очень кислых, заболоченных и тяжелых почв. Оптимальные условия для роста и развития проса складываются при нейтральной (рН 6,5) или слабощелочной (рН 7,5) реакции почвенного раствора (А.Х. Шеуджен, В.Т. Куркаев, Л.М. Онищенко,

2007).

Запланированную урожайность проса можно получить при сбалансированном содержании элементов питания. При разработке системы удобрения посевов этой культуры необходимо учитывать количество используемого азота, фосфора и калия на формирование 1 т зерна. Под влиянием этих элементов изменяется анатомическое строение листовой пластинки, в которой почти в 2 раза увеличивается палисадная (столбчатая) паренхима, что способствует усилению процессов обмена веществ и фотосинтетической деятельности растений этой культуры, а также содержание белка и крахмала в зерне проса, повышению засухоустойчивости и солевыносливости растений (A.B. Соловьев 2003).

Просо считается не очень требовательным к плодородию почвы растением и может возделываться на различных типах почв, начиная с черноземов и кончая солонцеватыми, луговоболотными и подзолистыми суглинками и супесями. Однако лучшими для него являются, безусловно, черноземы различных типов, а также окультуренные подзолистые почвы, средние по механическому составу и обеспеченные запасом питательных веществ (A.B. Дружченко,1966; Н.М. Федулова, 1980).

На 10 ц зерна и соответствующее количество остальной растительной массы просо потребляет (в кг): 30-35 N, 10-13 Р2О5 и 30-35 К2О. Наибольшую долю питательных веществ просо потребляет за относительно короткий период (40-50 дней) от кущения до налива зерна. На южных черноземах и каштановых почвах степной зоны первоочередное значение имеют фосфорные удобрения (П.М. Смирнов, Э.А. Муравин, 1984).

Изучая расход элементов питания в зависимости от норм минеральных удобрений установлено, что на создание 1 ц зерна с соответствующим количеством побочной продукции просо расходует: 2,20 - 3,06 кг азота, 0,64 -0,74 кг фосфора и 2,90 - 3,74 кг калия (К.Г. Бондарева, 1986).

Нормативные количественные показатели потребности проса в элементах питания на 1 ц основной продукции с соответствующим побочной

составляют: для N - 2,9; Р205 - 1,4; К20 - 4,0 кг (Э.С. Проберж, 1991).

С урожаем зерна проса 1 т и соломы 2 т отчуждается в среднем, кг: N -30; Р205 - 14; К20 - 32 кг; СаО - 10 (Г.С. Посыпанов и др., 1997).

Просо очень хорошо отзывается на действие и последействие минеральных и органических удобрений. На 1 ц зерна с соответствующим количеством соломы просо расходует около 3 кг азота, 1,4 кг фосфора, 3,3 кг калия и 1 кг кальция (В.А. Федотов и д.р. 1998).

При разработке системы удобрений посевов проса важно учитывать, что на формирование 1 ц зерна и соответствующего количества соломы эта культура использует 3-3,2 кг азота; 1,3-1,5 кг фосфора; 2-3 кг калия; 1-1,3 кг кальция. Поступают питательные вещества в растения в течение всего периода вегетации (В.А. Алабушев, 2001).

Просо выносит из почвы значительное количество питательных веществ. Так, с урожаем 1 т основной продукции (зерна) выносится из почвы N - 30 - 35кг, Р205 - 10 -12кг, К20 - 30- 35 кг (В.Г. Минеев, 2004).

Для образования 1ц зерна с соответствующим количеством соломы растениями проса усваивается примерно Зкг азота, 1,5кг фосфора, 3,5 калия (А.Ф. Якименко, 1975).

На дерново-подзолистых почвах Ивановской области для создания 1ц зерна с соответствующим количеством соломы просо выносит: N - 2,97 кг, Р205 - 1,22 кг, К20 - 2,58 кг (A.B. Ватагин, 1959).

При разработке системы удобрений при возделывании проса следует учитывать планируемую урожайность и величину выно�