Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

Влияние различных доз удобрений на продуктивность культур и плодородие дерново-подзолистой почвы в севообороте

ВАК РФ 06.01.04, Агрохимия

Автореферат диссертации по теме "Влияние различных доз удобрений на продуктивность культур и плодородие дерново-подзолистой почвы в севообороте"

00504512°

На правах рукописи

КУЛИКОВА Елена Ивано

ВЛИЯНИЕ РАЗЛИЧНЫХ ДОЗ УДОБРЕНИЙ НА ПРОДУКТИВНОСТЬ КУЛЬТУР И ПЛОДОРОДИЕ ДЕРНОВО - ПОДЗОЛИСТОЙ ПОЧВЫ В СЕВООБОРОТЕ

Специальность 06.01.04-Агрохимия

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук

о I и]А:-« ¿и \1

Москва 2012

005045128

Работа выполнена в ФГБОУ Вологодская государственная молочнохозяйст-венная академия им. Н. В. Верещагина

Научный руководитель:

Кандидат сельскохозяйственных наук, доцент Чухина Ольга Васильевна

Официальные оппоненты:

Шильников Игорь Александрович,

доктор сельскохозяйственных наук, профессор, ВНИИ агрохимии имени Д.Н. Прянишникова, зав. лабораторией химической мелиорации

Федотова Людмила Сергеевна,

доктор сельскохозяйственных наук, профессор ВНИИ картофельного хозяйства им. А.Г. Лор-ха, зав. лабораторией агрохимии и биохимии

Ведущее учреждение:

ГНУ Московский НИИСХ «Немчиновка»

Защита диссертации состоится «_21_» июня 2012 г. _14°° часов

на заседании диссертационного совета Д 006.029.01 при ГНУ Всероссийский научно-исследовательский институт агрохимии имени Д.Н. Прянишникова

Адрес: 127550, Москва, ул. Прянишникова, 31а, ГНУ Всероссийский научно-исследовательский институт агрохимии имени Д.Н. Прянишникова

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

Автореферат разослан « » мая 2012 г.

Отзывы на автореферат в 2-х экземплярах просим направлять по адресу: 127550, Москва, ул. Прянишникова, 31а, учёный совет, e-mail: dissovet_vniia@mail.ru

Ученый секретарь диссертационного совета

Никитина Л.В.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Важнейшим средством повышения урожайности сельскохозяйственных культур является применение удобрений. Наиболее эффективно применение удобрений в определённой системе при существующем чередовании культур в севообороте (агроценозе), так как только при таком применении максимально полно учитывается не только действие, но и последействие как органических, так и минеральных форм. Только научно-обоснованная система удобрения в каждом севообороте может обеспечить получение плановых уровней урожаев возделываемых культур хорошего качества с одновременным регулированием почвенного плодородия и соблюдением требований охраны окружающей среды. Актуальность диссертационной работы состоит в том, что в ней разрабатываются приёмы, обеспечивающие получение 3,5 т/га зерна озимой ржи и ячменя, 28,0 т/га зелёной массы викоовсяной смеси и картофеля в севообороте в суровых климатических условиях Вологодской области на дерново-подзолистых почвах. При этом продуктивность полевого опыта составляет 41 ц/га кормовых единиц.

Цель и задачи исследований. Цель наших исследований - изучить возможность получения плановых уровней урожайностей культур и продуктивности севооборота с одновременным регулированием содержания питательных элементов в дерново-подзолистой почве.

Для достижения поставленной цели необходимо было решить ряд задач:

1) Установить влияние различных доз удобрений на урожайность возделываемых культур и основные показатели качества основной и побочной продукции культур.

2) Выявить влияние удобрений на использование культурами элементов питания из удобрений и почвы.

3) Определить вынос элементов питания изучаемыми культурами 1т урожая с учётом основной и побочной, а также оплату удобрений прибавкой урожая.

4) Изучить влияние доз вносимых удобрений на агрохимические показатели почвы;

5) Определить величины затрат фосфорных и калийных удобрений на увеличение обеспеченности почвы элементами питания на 10 мг/кг почвы и размеры выноса фосфора и калия, снижающие их содержание в почве на 10 мг/кг;

6) Рассчитать экономическую эффективность испытанных доз удобрений.

Научная новизна. В работе исследованы влияние различных уровней применения удобрений на урожай полевых культур, качество сельскохозяйственной продукции и динамика изменения агрохимических свойств почвы. Изучена сравнительная эффективность эквивалентных по элементам минеральной и органо-минеральной систем удобрения в севообороте. При этом произведена экономическая оценка применения доз и форм удобрений.

Уточнены затраты элементов питания на создание единицы продукции, балансовые коэффициенты использования питательных элементов из удобрений и почвы. Уточнены нормы расхода питательных элементов удобрений, внесенных сверх выноса, для увеличения содержания подвижных форм фосфора и калия на 10 мг/кг почвы.

Практическая значимость работы заключается в том, что разработанная научно-обоснованная система удобрения в севообороте на средне-окультуренной дерново-подзолистой почве позволяет получать в северной части Нечерноземной зоны среднегодовые урожаи, т/га: озимой ржи - 3,6, ячменя - 3,8, картофеля - 28 и викоовсяной смеси (зеленая масса) 29 при одновременном росте почвенного плодородия.

Достижение среднегодовой продуктивности полевого севооборота в пределах 4,1 т/га к.ед. в условиях Вологодской области позволяет решать проблему продовольственной безопасности этого региона.

Апробация работы. Результаты работы докладывались на Ежегодном смотре-сессии аспирантов и молодых ученых по отраслям наук, г. Вологда, 2008 г., 2009 г., 2010 г. На научно-практической конференции «Научное обеспечение - сельскохозяйственному производству», посвященной 99-летию ВГМХА им. Н.В. Верещагина, Вологда - Молочное, 2010г., научно-практиче-ской конференции «Аграрная наука сельскому хозяйству», посвященной 100-летию ВГМХА им. Н.В.Верещагина (Вологда-Молочное). На конференции, посвященной дню науки на факультете агрономии и лесного хозяйства, 2011 г., научно-практической конференции «Научное обеспечение развития АПК в условиях реформирования» СПГАУ, Санкт-Петербург, 2011 г. и опубликованы в 11 статьях.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 3 разделов обзора литературы и 8 разделов экспериментальной части, выводов, предложений производству, списка литературы (более 250 наименований, в т.ч. 43 иностранных) и приложений (28 таблиц и 1 акт внедрения).

Основной текст изложен на 108 страницах машинописного текста, содержит 25 таблиц и 7 рисунков.

Условия и методы исследований. Для решения поставленных задач нами в 2007 - 2010г.г. были проведены исследования в полевом стационарном опыте на опытном поле ВГМХА им. Верещагина. Почва опытного участка дерново-подзолистая среднесуглинистая. Пахотный слой почвы перед 5-й ротацией севооборота (через 16 лет исследований) характеризовался на контроле среднекислой реакцией среды (рНКа 4,9), содержанием подвижного фосфора и обменного калия (по методу Кирсанова) соответственно 152 и 72 мг/кг почвы, содержанием гумуса - 2,64%.

Опыт ведется в 4-польном севообороте: викоовсяная смесь (вика -Льговская 22 и овес - Боррус), озимая рожь - Волхова; картофель - Елизавета; ячмень - Выбор, развёрнутом в пространстве и во времени.

Схема опыта в ротации севооборота представляет собой: вариант без удобрений (1), вариант с применением припосевного и припосадочного удобрений культур (2), два варианта исследуемых минеральных систем удобре-

ния, различающихся Кб использования азота (3,4) и вариант органо-минеральной системы (5), эквивалентным по элементам 3 варианту, причем компост вносили в указанной дозе под картофель (табл. 1). Системы удобрения рассчитаны с помощью плановых Кб использования питательных элементов для получения следующих урожайностей: озимой ржи - 3,5, картофеля - 25, ячменя - 3,5, викоовсяной смеси - 25 т/га. По всем вариантам опыта запланирован отрицательный баланс по калию (Кб - 150 %) и нулевой баланс по фосфору (Кб - 100 %).

По азоту в 3 и 5 вариантах систем запланирован отрицательный баланс, а в 4 варианте — положительный баланс.

При расчете доз удобрений использованы нормативы по выносу элементов питания 1т основной продукцией с учетом побочной по результатам предыдущих лет исследований.

Фосфорно-калийные и органические удобрения вносили под зяблевую вспашку в виде двойного суперфосфата и калийной соли, причем компост в дозе 40 т/га вносили под картофель.

Таблица 1. Планируемые уровни урожайности культур и рассчитанные на их _ получение дозы удобрений в 2007-2010 гг._

Культура

Элемент викоовсяная озимая рожь картофель ячмень Кб, %

смесь

Планируемые урожаи, т/га

25 3,5 25 3,5

Дозы удобрений, кг д.в. / га

Вариант 2 *

N 12 12 20 12

р2о5 16 16 20 16

к2о 16 16 - 16 _

Вариант 3

N 75 90 125 80 120

р205 35 40 50 40 100

к2о 85 65 150 60 150

Вариант 4

N 110 130 190 120 80

р2о5 35 40 50 40 100

к2о 85 65 150 60 150

Вариант 5

Торфо - навозный компост - 40 т/га

N 50 80 70 30 120

р2о5 20 35 15 10 100

К20 65 65 30 20 150

Примечание: * Вариант 1 - контроль без удобрений.

Азотные удобрения, в основном в виде аммиачной селитры, вносили под предпосевную культивацию. На делянках с озимой рожью под предпосевную культивацию вносили 1/3 годовой дозы азота, остальные 2/3 дозы азота - в подкормку (в фазе кущения на 3 и 5 вариантах и в фазу кущения и колошения на 4 варианте). При посеве под озимую рожь, викоовсяную смесь и ячмень вносили сложное азотно - фосфорно - калийное удобрение, под картофель - нитроаммофос (на 2 варианте только при посеве). Зерновые сеяли сеялкой СЗУ-3,6, картофель сажали сажалкой СН-4Б-1.

Технология возделывания культур в опыте была общепринятой для Северо-Западной зоны.

Повторность опыта — четырехкратная. Расположение делянок — систематическое. Площадь опытной делянки 140 м2, учетной - не менее 24 м . Учет урожайности всех культур осуществлялся сплошным методом. Вико -овсяную смесь убирали самоходной косилкой Е - 282, зерновые культуры -прямым комбайнированием «Сампо», картофель — картофелекопалкой с последующим ручным подбором клубней.

Соотношение между товарной и нетоварной частями урожая устанавливали по пробным снопам. Образцы картофеля составлялись из 10 кустов на каждой делянке. Урожаи приведены к стандартной влажности: зерно - 14%, солома — 16%, вико-овсяная смесь на зеленую массу - 75%, клубни и ботва картофеля - 80%.

При анализах товарной и нетоварной частей урожаев после мокрого озоления по К. Гинзбург и др. (Петербургский, 1968 г.) определяли: азот по Кьельдалю, фосфор — на фотоколориметре, калий — на пламенном фотометре.

В начале и конце ротации севооборота для определения агрохимических показателей почвы с каждого поля отбирали образцы и в них определяли агрохимические показатели общепринятыми методами.

Погодные условия в 2007, 2008, 2009 гг. в период вегетации растений, в основном, соответствовали средним многолетним значениям. Что касается погодных условий 2010 г., то лето было сухим и жарким (ГТК = 0,8), поэтому из-за дефицита влаги и аномальной жары не был получен плановый уровень урожайности изучаемых культур. Математическая обработка материалов исследований проведена методом однофакторного дисперсионного анализа при помощи ЭВМ и по Б.А. Доспехову (1985 г.). Полученные в исследованиях фактические данные были приведены в соответствии с учетом нср05.

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

Влияние различных доз удобрений на урожайность культур в севообороте

Применение удобрений в годы исследований способствовало повышению урожайности викоовсяной смеси (табл. 2.).

Минимальная доза удобрений обеспечила существенную прибавку урожайности зелёной массы викоовсяной смеси в 2008 и 2010 гг. В среднем за

ротацию севооборота прибавка на этом варианте составила 1,8 т/га зелёной массы.

Во все годы исследований, и в среднем за ротацию севооборота испы-тывавшиеся расчётные системы удобрения не различались по влиянию на урожайность зеленой массы викоовсяной смеси. В среднем за ротацию севооборота испытывавшиеся расчётные системы удобрения обеспечили урожайность зелёной массы викоовсяной смеси 28,9 т/га, что превысило плановый уровень на 3,9 т/га.

Таблица 2. Урожайность зеленой массы викоовсяной смеси при применении _|_различных доз удобрений в 2007-2010 гг., т/га_

№ п./п. Вариант 2007г. 2008г. 2009г. 2010г. Средняя

1 Без удобрений (контроль) 20,3 32,2 21,2 7,0 20,2

2 ЭДгР^К^ 21,0 38,2 22,9 8,2 22,6

3 Ы75Р35К85 31,2 44,8 26,4 10,0 28,1

4 К„оРз5КИ 33,2 48,0 30,2 10,1 30,4

5 ^оР2оК65 + последействие 40 т/га торфонавоз-ного компоста 30,0 45,6 27,8 10,4 28,4

НСР05 6,0 4,2 3,1 0,9

В 2007-2009 гг., даже в 2010 г., несмотря на сухую и жаркую погоду в июле-августе, озимая рожь обеспечила довольно высокий уровень урожайности (табл.3).

Расчетные дозы удобрений (3-5 вар.) в среднем за 4 года обеспечили получение планового уровня урожайности зерна озимой ржи на 100-112% (табл. 3).

Таблица 3. Урожайность зерна озимой ржи при применении различных _|_доз удобрений в среднем за 2007-2010 гг., т/га_

№ п./п. Варианты 2007г. 2008г. 2009г. 2010г. Средняя

1 Контроль (без удобрений) 2,44 2,28 1,93 1,69 2,08

2 Ы12Р16К16 2,98 2,74 2,26 1,89 2,47

3 Ы90Р40К65 3,88 3,46 3,29 2,87 3,38

4 Ш30Р40К65 4,62 4,12 3,61 3,35 3,92

5 Ы80Р35К65+4-Й год действия 40 т/га т. -н. компоста 4,22 3,52 3,34 2,84 3,48

НСР05 0,44 0,61 0,57 0,31

В 2008, 2009, 2010 гг. исследований и в среднем за четыре года минимальная доза удобрений не влияла на урожайность зерна озимой ржи. При-посевное удобрение озимой ржи (2 вар.) обеспечило в среднем за ротацию прибавку урожайности зерна в 0,13 т/га. Минеральная и органоминеральная системы удобрения, эквивалентные по элементам ежегодно были равноценны и в среднем за 4 года обеспечили плановую урожайность озимой ржи (3,5 т/га). Максимальная урожайность озимой ржи получена в 2008 и 2010 гг. в четвёртом варианте и поэтому в среднем за 4 года она только на 12% превышала плановую.

В 2010 г. была получена низкая урожайность клубней картофеля на всех вариантах, что явилось следствием неблагоприятных климатических условий (табл. 4). За все годы исследований применение удобрений существенно повышало урожайность клубней картофеля (кроме припосадочного удобрения в 2010 г.).

В 2007-2010 гг. применение расчетных доз удобрений (3-5 вар.) обеспечило существенную прибавку урожая клубней картофеля по сравнению с только прнпосадочным удобрением картофеля, которая составила в среднем за 4 года исследований 5,2-6,6 т/га.

Таблица 4. Урожайность клубней картофеля при применении различных __доз удобрений за 2007-2010 гг., т/га__

№ п./п. Вариант 2007г. 2008г. 2009г. 2010г. Средняя

1 Контроль (без удобрений) 23,9 21,3 18,4 9,0 18,2

2 ^оРго 28,2 25,2 22,6 10,2 21,6

3 1^125Р50 К.150 31,5 29,3 30,2 14,0 26,2

4 N190 Р50 К150 34,4 30,4 31,6 14,6 27,8

5 К70Р15К30+ 40 т/га т. - н. компоста 34,8 32,1 29,4 15,7 28,0

НСР05 1,30 1Д2 2,03 3,23 |

Расчётные системы удобрения не различались на картофеле в двух из четырёх исследуемых лет.

В 2008 г. применение удобрений существенно повышало урожайность зерна ячменя, а в 2007, 2009, 2010 гг. - только расчетные дозы удобрения. В 2007, 2009, 2010 гг. расчетные системы удобрения не различались по влиянию на урожайность зерна ячменя (табл. 5).

В трёх из четырёх исследуемых лет минимальная доза удобрения ячменя не обеспечила существенной прибавки урожая зерна (2007, 2009, 2010 гг.). В трёх из четырёх исследуемых лет урожайность зерна ячменя была одинаковой на расчётных системах удобрения (2007, 2009, 2010 гг.).

В среднем за ротацию севооборота ячмень обеспечил одинаковую урожайность зерна при применении эквивалентных по дозам минеральной и ор-гано-минеральной систем удобрения (3 и 5 вар.). Наибольшая урожайность в

3,64 т/га была получена при применении системы удобрения, рассчитанной на положительный баланс по азоту (4 вар.).

Таблица 5. Урожайность зерна ячменя при применении различных _доз удобрений за 2007-2010 гг., т/га_

№ п./п. Вариант 2007г. 2008г. 2009г. 2010г. Средняя

1 Контроль (без удобрений) 2,58 2,02 1,76 0,95 1,83

2 Ш2Р16К16 2,84 2,58 2,13 1,08 2,16

3 Ы80Р40К60 4,66 3,54 3,60 1,26 3,26

4 И120Р40К60 5,02 4,46 3,83 1,27 3,64

5 Ю0Р10К20 + последействие 40т/га т.-н. компоста 4,48 3,60 3,74 1,35 3,29

НСР05 0,63 0,37 0,72 0,22

В среднем за годы исследований урожайность соломы озимой ржи при применении удобрений увеличилась на 0,17, 2,15, 2,90 т/га с возрастанием доз вносимых удобрений по сравнению с контролем (с учётом НСР<и). При этом минеральная и органоминеральная системы удобрения, эквивалентные по элементам, обеспечили равную урожайность соломы в 5,53 т/га (табл. 6).

Таблица 6. Влияние удобрений на урожайность побочной продукции культур _ в севообороте, в среднем за ротацию, т/га_

Вариант Викоовсяная смесь Озимая рожь Картофель Ячмень

1 20,5/10,5* 3,38 6,6 2,21

2 22,3/11,6 3,55 7,2 2,21

3 28,9/15,9 5,53 8,8 3,40

4 28,9/15,9 6,28 8,8 3,40

5 28,9/15,9 5,53 9,6 3,40

Примечание. *В знаменателе указана доля овса в урожае смеси

Урожайность ботвы картофеля при применении различных доз удобрений в 2007-2010 гг. была ниже урожайности клубней картофеля в 2,8-3,2 раза. При применении удобрений урожайность побочной продукции картофеля возрастала на 0,7-2,9 т/га. В 2007, 2008 гг. варианты минеральных систем удобрения не различались по влиянию на урожайность ботвы картофеля (3, 4 вар.). В 2009, 2010 гт. расчётные системы удобрения не различались по влиянию на урожайность ботвы картофеля (табл.6).

Урожайность соломы незначительно превысила урожайность зерна ячменя в годы исследований, значительно колебалась по годам исследований, повышалась при применении расчётных систем удобрения (табл. 6).

Таким образом, на дерново-подзолистой среднесуглинистой почве в условиях северной части Нечерноземной зоны применение минимальных доз и расчетных систем удобрения обеспечило в среднем за 4 года получение 2,34-3,78 т/га зерна озимой ржи, 2,06-3,55 т/га зерна ячменя, 21,4-28,0 т/га клубней картофеля и 22,3-28,9 т/га зелёной массы викоовсяной смеси.

Зависимость качества сельскохозяйственной продукции от различных доз удобрений

Продуктивность севооборота при применении удобрений достигла 2.85-4.12 т к.ед./га в год (табл. 7).

Выход основной продукции сильно зависел от изучаемой культуры и мало менялся в зависимости от изучаемых доз удобрений. В среднем за ротацию севооборота выход основной продукции культур составил 84-85% (табл.7).

Применение расчетных систем удобрения (3-5 вар.) в среднем за 4 года обеспечило 115% планового уровня урожайности викоовсяной смеси, 100108% - зерна озимой ржи, 107-111% - клубней картофеля, 95-101% - зерна ячменя, 103-108% - продуктивность севооборота.

Таблица 7. Влияние удобрений на продуктивность культур в среднем _за ротацию севооборота и выход основной продукции_

Вариант Викоовсяная смесь Озимая рожь Картофель Ячмень Среднее значение

Продуктивность к. ед., т/га

1 1,05 2,53 4,58 2,08 2,56

2 1Д2 2,66 5,35 2,27 2,85

3 1,44 4,06 6,65 3,57 3,93

4 1,44 4,44 6,85 3,76 4,12

5 1,44 4,06 7,00 3,57 4,02

Выход основной п родукции, %

1 100 75 85 78 84

2 100 75 86 80 85

3 100 75 86 80 85

4 100 74 86 81 85

5 100 75 85 80 85

В среднем за ротацию севооборота расчётные системы удобрений увеличили содержание «сырого» протеина в зелёной массе викоовсяной смеси на 1,5%, в зерне озимой ржи - на 1,5-2,0%, в зерне ячменя - на 0,8% по сравнению с контролем; фактически не различались по сбору «сырого» протеина и увеличили сбор его с урожаем зелёной массы викоовсяной смеси на 0,32 т/га, озимой ржи - в 1,8 - 2,1 раза, ячменя - на 0,17 - 0,20т/га по сравнению с контролем.

Удобрения мало влияли на число падения, наблюдалась тенденция его уменьшения с увеличением доз азотного удобрения. При применении удобрений было отмечено уменьшение натуры зерна ячменя и озимой ржи.

В среднем за четыре года исследований внесение минимальной дозы удобрений повышало содержание крахмала в клубнях картофеля на 0,5 %, а при внесении расчётных доз удобрений содержание крахмала снижалось на 0,9% по сравнению с контролем.

При применении расчетных систем удобрения, содержание нитратов в клубнях картофеля соответствовало 405-792 мг/кг абсолютно сухого вещества. Наибольшее содержание нитратов наблюдалось при максимальной дозе азотного удобрения. Содержание нитратов в клубнях картофеля во всех вариантах за все годы исследований не превышало предельно допустимой концентрации (ПДК 1250 мг/кг).

Вынос элементов питания единицей урожая культур при применении удобрений

Под действием изучавшихся доз удобрений вынос азота и калия 1 т зелёной массы викоовсяной смеси повышался соответственно на 0,4 и 0,3-0,8 кг, а фосфора не изменялся (табл. 8).

Таблица 8. Вынос элементов питания 1т зелёной массы викоовсяной смеси

при применении различных доз удоб рений, кг

Вариант Азот Фосфор Калий

Контроль (без удобрений) 3,8 1,4 3,7

1^12Р1бК]б 3,8 1,4 4,0

И75Р„Кя, 4,2 1,4 4,4

ИпоРззКв; 4,2 1,4 4,5

^50^20^65 + последействие 40 т/га т. — н. компоста 4,2 1,4 4,4

Вынос элементов питания 1 т зерна озимой ржи с соответствующим количеством соломы при применении удобрений значительно повышался по азоту - на 4-10кг и калию - на 4-5кг, и слабо - по фосфору (табл. 9).

Таблица 9. Вынос элементов питания 1т зерна озимой ржи с учётом соломы

Вариант Азот Фосфор Калий

Контроль (без удобрений) 25 10 19

М|2Р1бК|б 25 10 20

N^40^5 31 11 23

1*130Р40К« 32 11 23

М8оРз5К65+4год действия 40т/га торфо-навозного компоста 31 11 23

В среднем за 2007-2010 гг. наибольший вынос азота 1т зерна озимой ржи оказался при применении максимальной дозы азота (4 вар.). Расчётные системы удобрения не различались по затратам фосфора и калия. Фактические затраты превысили плановые по азоту на 2 кг, по фосфору были ниже плановых — на 1 кг и по калию - на 5 кг.

Вынос элементов питания 1 т клубней картофеля при соответствующем количестве ботвы при применении расчётных систем удобрения возрастал по азоту на 0,9-1,2кг, калию - на 0,9-1,1кг и не изменялся по фосфору (табл. 10).

Таблица 10. Вынос элементов питания 1т клубней картофеля с учётом ботвы

при применении различных доз удоб| эений, кг

Вариант Азот Фосфор Калий

Контроль (без удобрений) 5,0 2,2 7,8

^0Р20 5,0 2,2 7,9

Т^125Р50 К|50 5,9 2,2 8,8

N190 Р50 К] 50 6,2 2,2 8,7

Ы70Р15Кзо+ 40 т/га т. - н. компоста 6,1 2,2 8,9

В среднем за ротацию севооборота фактические затраты азота, фосфора и калия на создание 1т клубней картофеля с соответствующим количеством ботвы отличались от плановых незначительно, соответственно на 0,1 -0,2кг, 0,2 и 0,1-0,3кг.

В среднем за годы исследований удобрения повышали вынос азота 1т зерна ячменя с учётом побочной на 5-7кг, незначительно - вынос фосфора и калия (табл. 11).

Таблица 11. Вынос элементов питания 1т зерна ячменя с учётом соломы при _применении различных доз удобрений, кг__

Вариант Азот Фосфор Калий

Контроль (без удобрений) 26 8 20

Ы12Р16К16 26 8 20

Ы80Р40К60 29 8 21

Ы120Р40К60 29 7 20

Ю0Р10К20 + последействие 40т/га торфо - навозного компоста 28 8 21

В среднем за все годы исследований максимальное количество азота на ячмене расходовалось при применении расчётных систем удобрений, при этом значения превысили плановый уровень на 1-2кг.

Хозяйственный вынос элементов питания, балансовые коэффициенты их использования, оплата удобрений при применении различных

доз удобрений

Вынос элементов питания с урожаем культур возрастал при применении удобрений. В среднем за ротацию севооборота вынос фосфора с урожаем при применении расчётных систем удобрения не различался. Вынос азота и калия незначительно возрастали при применении максимальной дозы азота, рассчитанной на положительный баланс по азоту (4 вар.) (табл. 12).

Таблица 12. Вынос элементов питания при применении различных

Варианты Азот Фосфор Калий

1 56 27 76

2 77 30 87

3 120 41 130

4 129 42 132

5 123 41 131

Расчётные системы удобрений увеличивали вынос азота в 2,1 -2,3 раза, фосфора- в 1,5 раза и калия в 1,7-1,8 раз.

Применение удобрений обеспечило высокую оплату 1 кг д.в. их прибавками урожая всех изучаемых культур, причём при применении минимальных доз удобрений оплата была самой высокой. Расчётные системы удобрения культур обеспечили оплату 1кг д.в. удобрений прибавкой в 33,539,4 кг зелёной массы викоовсяной смеси, 6,56-6,64 кг зерна озимой ржи, 24,4-29,2 кг клубней картофеля и 7,6-8,0 кг зерна ячменя.

В среднем за ротацию севооборота фактические балансовые коэффициенты (К6) оказались выше плановых по азоту на 11-14%. Почти полностью соответствовали плановым по фосфору, по калию были ниже плановых на 614% (рис.1).

■в-

4 Азот N фосфор <Калий

3 вариант А вариант 5еариант (минеральная (минеральная (органо -система уд., Кбсистема уд., Кб минеральная по азоту по азоту =аО<И$систеада уд., КБ 1 По азоту

—120%)

Рис.1. Фактические балансовые коэффициенты использования элементов питания

удобрений и почвы

Влияние удобрений на агрохимические показатели почвы и нормативы затрат фосфора и калия Под действием удобрений в пахотном слое почвы (0-20см) через 4 года не изменялась обменная, а гидролитическая кислотность иногда увеличивалась. Органо-минеральная система удобрения обусловила снижение гидролитической кислотности (табл. 13).

Таблица 13. Агрохимические показатели дерново-подзолистой почвы при применении различных доз удобрений под культуры севооборота по приве-_дённым с учётом НСРю данным___

Горизонты Глубина, см, вариант рНкс! Гумус, % Н,, мг-экв/ ЮОг ПОЧВЫ 5, мг-экв / ЮОг почвы Сод-е подвижного р205, (по Кирсанову) мг/кг Сод-е обменного к2о, (по Кирсанову) мг/кг

2006 г., конец 4-й ротации севообо рота

Ап 0-20

0* 5,1 3,28 2,3 8,9 266 114

1 4,9 2,64 3,6 6,8 152 72

2 4,9 2,64 3,6 6,8 232 96

3 -4 4,9 2,64 3,6 6,8 232 96

5 5,3 2,64 2,7 11,0 232 96

НС Р<к 0,2 - 0,42 1,7 19 16

2010 г., конец 5-й ротации севообо рота

Ап 0-20

1 4,9 2,56 3,6 6,6 132 55

2 4,9 2,56 3,6 6,6 218 76

3-4 4,9 2,56 4,0 6,6 244 140

5 5,1 2,75 3,0 11,0 244 140

НС Ри 0,1 0,17 0,29 1,0 14 13

Примечание. О* - данные перед закладкой опыта, 1990 год

В конце ротации в слое 0-20см было отмечено незначительное - на 0,08% снижение содержания гумуса как на варианте без удобрений, так и при применении минимальных и полных расчётных минеральных систем удобрения. При совместном применении минеральных и органических удобрений наблюдается увеличение содержания гумуса на 0,11%, т.е. ежегодный его прирост составляет примерно 0,03%.

В неудобряемой почве (контроль) содержание подвижного фосфора снижалось и в пахотном, и в подпахотном горизонтах соответственно на 20 и 21 мг/кг почвы. Применение минимальных доз удобрений вызвало снижение содержания подвижного фосфора в пахотном на 14 мг/кг почвы, а в подпахотном горизонте наблюдалось незначительное его увеличение - на 7 мг/кг. При расчётных системах удобрения наблюдалось незначительное увеличение

этого элемента как в пахотном, так и в подпахотном горизонтах соответственно на 12 и 17 мг/кг почвы.

Возделывание культур севооборота без удобрений и при применении минимальных доз калийных удобрений привело к снижению содержания обменного калия в пахотном слое на 17 мг/кг почвы. При этом в подпахотном слое почвы наблюдалась лишь тенденция увеличения содержания элемента. При применении расчётных систем удобрения увеличивалось содержание обменного калия на 44 мг/кг почвы.

На неудобряемой почве содержание подвижных фосфатов в почве значительно уменьшилось, при этом для снижения его содержания на 10 мг/кг почвы за ротацию севооборота с урожаями культур было вынесено 54 кг/га д.в. этого элемента дополнительно. При внесении под культуры минимальных доз удобрений уменьшились величина выноса фосфора растениями сверх внесённого количества и скорость уменьшения содержания подвижных фосфатов в почве соответственно в 2 раза и на 1,5 мг/кг/год. Содержание подвижного фосфора при применении расчётных систем удобрения, рассчитанных на нулевой баланс, несколько увеличилось, хотя фосфатов, внесённых сверх выноса, не наблюдалось (табл. 14).

Таблица 14. Расход удобрений на увеличение и их вынос, снижающий содержание Р205 и К20 в почве на 10 мг/кг в слое 0-20см при применении

Внесено Внесено сверх Увеличение (+) Скорость Затраты

Вари выноса (+) или или уменьше- измене- Р205 и К20

за рота- вынесено сверх ние (-) содер- ния р2о5 на измене-

ант цию, внесенного (-), жания пита- и К20 в ние их со-

кг/га кг/га д.в. тельных ве- почве, держания

Д.в. ществ, мг/кг мг/кг/год на 10 мг/кг

почвы почвы,

кг/га д.в.

1 0 -108 -20 -5,0 54*

2 68 -50 -14 -3,5 36*

3 165 - 1 +12 +3,0

4 165 -1 +12 +3,0

5 165 -1 +12 +3,0

К20

1 0 -302 -17 -4,3 178*

2 48 -300 -17 -4,3 176*

3 360 +164 +44 +11,0 37

4 360 +164 +44 +11,0 37

5 360 +164 +44 +11,0 37

- количество фосфора или калия, дополнительно вынесенных из почвы, для уменьшения содержания их на 10 мг/кг почвы.

Без внесения калийных удобрений и при внесении его минимальных доз темпы накопления обменного калия составили в среднем за год 4,3 мг/кг, а норма расхода для его снижения на 10 мг/кг почвы соответствовала 178 кг/га д.в. При систематическом применении расчётных доз удобрений увеличилось содержание обменного калия в 0-20см пахотного слоя на 44 мг/кг. Затраты К20 для увеличения его содержания на 10 мг/кг почвы составили 37 кг/га д.в., а скорость изменения обменного калия составила 11 мг/кг в год.

Экономическая эффективность применения расчётных доз удобрений

Расчётные системы удобрения обеспечили рентабельность производства зелёной массы викоовсяной смеси в 136-179%, при применении органоми-неральной системы удобрения рентабельность повысилась на 43% по сравнению с эквивалентной по элементам минеральной системой.

Наиболее экономически эффективной при производстве зерна озимой ржи и клубней картофеля является минеральная система удобрений с максимальной дозой азота 130кг д.в./га, при применении которой рентабельность на озимой ржи составила 110%, на картофеле - 77%.

Применение органоминеральной системы удобрения на ячмене снизило производственные затраты до 11,4 тыс. руб./га, себестоимость - на 75,6 руб./ц, прибыль от реализации - 74,4 руб./ц, и повысило рентабельность на 59% по сравнению с контролем. Применение других доз удобрений также обеспечивает высокий уровень рентабельности производства зерна ячменя в 116-108%.

ВЫВОДЫ

1. На дерново-подзолистой среднесуглинистой почве в условиях северной части Нечерноземной зоны применение минимальных доз и расчетных систем удобрения обеспечило в среднем за ротацию севооборота (4 года) получение 2,34-3,78 т/га зерна озимой ржи, 2,06-3,55 т/га зерна ячменя, 21,4-28,От/га клубней картофеля и 22,3-28,9 т/га зелёной массы викоовсяной смеси. Продуктивность севооборота при этом достигла 2,85-4,12 т к.ед./га в год.

2. Применение расчетных систем удобрения в среднем за 4 года обеспечило 115% планового уровня урожайности викоовсяной смеси, 100-108% - зерна озимой ржи, 107-111% - клубней картофеля, 95-101% - зерна ячменя и 108% - продуктивности севооборота. Выход основной продукции культур составил 84-85%.

3. В среднем за ротацию севооборота расчётные системы удобрений увеличили содержание «сырого» протеина в зелёной массе викоовсяной смеси на 1,5%, в зерне озимой ржи - на 1,5-2,0%, в зерне ячменя - на 0,8% по сравнению с контролем.

В среднем за четыре года исследований внесение минимальной дозы удобрений повышало содержание крахмала в клубнях картофеля на 0,5 %.

При применении расчетных систем удобрения содержание нитратов в клубнях картофеля составляло 405-792 мг/кг абсолютно сухого вещества.

4. Под действием изучавшихся расчётных доз удобрений вынос азота и калия 1т основной продукции с учётом побочной викоовсяной смеси повышался соответственно на 0,4 и 0,8кг, озимой ржи - на 4-10 и 4-5кг, картофеля - на 0,9-1,2 кг и 0,9-1,1 кг, а фосфора не изменялся. В среднем за годы исследований удобрения повышали вынос азота 1т зерна ячменя с учётом соломы на 5-7 кг.

5. Расчётные системы удобрений увеличивали хозяйственный вынос культурами азота в 2,1-2,3 раза, фосфора - в 1,5 раза и калия в 1,7-1,8 раз.

В среднем за ротацию севооборота фактические балансовые коэффициенты (К6) оказались выше плановых на 11-14% по азоту. Практически соответствовали плановым по фосфору. По калию были ниже плановых на 6-14%.

6. Применение удобрений обеспечило высокую оплату 1кг д.в. прибавками урожая всех изучаемых культур, причём при применении минимальных доз удобрений оплата была самой высокой. Расчётные системы удобрения культур обеспечили оплату 1кг д.в. удобрений прибавкой в 33,5-39,4 кг зелёной массы викоовсяной смеси, 6,56-6,64 кг зерна озимой ржи, 24,4-29,2 кг клубней картофеля и 7,6-8,0 кг зерна ячменя.

7. Под действием удобрений в пахотном слое почвы (0-20см) через 4 года не изменялась обменная, а гидролитическая кислотность иногда увеличивалась. Органоминерапьная система удобрения обусловила снижение гидролитической кислотности.

В конце ротации в слое 0-20см было отмечено незначительное - на 0,08% снижение содержания гумуса как на варианте без удобрений, так и при применении минимальных и полных расчётных минеральных систем удобрения. При совместном применении минеральных и органических удобрений наблюдалось увеличение содержания гумуса на 0,11%, т.е. ежегодный его прирост составляет примерно 0,03%.

В неудобряемой почве (контроль) содержание подвижного фосфора снижалось и в пахотном, и в подпахотном горизонтах соответственно на 20 и 21 мг/кг почвы. При расчётных системах удобрения наблюдалось незначительное увеличение этого элемента как в пахотном, так и в подпахотном горизонтах соответственно на 12 и 17 мг/кг почвы.

Возделывание культур севооборота без удобрений и при применении минимальных доз калийных удобрений привело к снижению содержания обменного калия в пахотном слое на 17 мг/кг почвы. При применении расчётных систем удобрения содержание обменного калия увеличивалось на 44 мг/кг почвы.

8. На неудобряемой почве содержание подвижных фосфатов в почве значительно уменьшилось, при этом для снижения его содержания на 10 мг/кг почвы в ротации севооборота с урожаями культур было вынесено 54 кг/га д.в. этого элемента дополнительно. При внесении под культуры минимальных доз удобрений наблюдалось снижение выноса фосфора растениями

сверх внесённого количества и скорость уменьшения содержания подвижных фосфатов в почве соответственно в 2 раза или 1,5 мг/кг в год.

Без внесения калийных удобрений и при внесении его минимальных доз скорость падения содержания обменного калия составила 4,3 мг/кг в год, а норма расхода для его снижения на 10 мг/кг почвы соответствовала 178 кг/га д.в. При систематическом применении расчётных доз удобрений увеличилось содержание обменного калия в 0-20см пахотного слоя на 44 мг/кг. Затраты К20 для увеличения его содержания на 10 мг/кг почвы составили 37 кг/га д.в., а скорость изменения обменного калия соответствовало И мг/кг в год.

9. Наиболее экономически выгодно производить викоовсяную смесь на зелёную массу без удобрений. Расчётные системы удобрения обеспечили рентабельность производства в 136-179%, причём при применении органо-минеральной системы удобрения рентабельность повысилась на 43% по сравнению с эквивалентной минеральной системой.

Экономически наиболее эффективной при производстве зерна озимой ржи и клубней картофеля оказалась минеральная система удобрений с максимальной дозой азота, при применении которой рентабельность производства озимой ржи составила 110%, картофеля - 77%.

Применение удобрений на ячмене обеспечивало высокий уровень рентабельности производства зерна ячменя в 165-108%.

ПРЕДЛОЖЕНИЯ ПРОИЗВОДСТВУ

При определении доз и разработке систем удобрения в севооборотах для получения плановых урожаев сельскохозяйственных культур на дерново-подзолистых почвах Северо-Западной части Нечерноземной зоны следует использовать дифференцированные (в зависимости от эффективного плодородия почвы) балансовые коэффициенты использования удобрений.

Балансовые коэффициенты использования удобрений в севообороте на среднесуглинистой дерново-подзолистой почве в зависимости от обеспеченности удобрениями и желаемого изменения обеспеченности почвы элементами можно принимать равными: по азоту - 100-120%, по фосфору -100% и по калию - 150%, не нарушая экологической обстановки.

Для улучшения показателей качества кормов необходимо применять в севообороте органоминеральную систему удобрения с насыщенностью компостом (навозом) 10 т/га.

Для прогнозов снижения обеспеченности пахотного слоя почвы подвижным фосфором на 10 мг/кг без удобрений можно использовать его затраты в 54 кг/га сверх выноса, а скорость падения подвижного фосфора - 5,0 мг/кг/год. При применении минимальных доз фосфорных удобрений можно использовать в расчётах дополнительные затраты 36кг д.в. Р205, скорость падения содержания подвижного фосфора - 3,5 мг/кг в год.

При систематическом применении калийных затраты К20 сверх выноса для увеличения его содержания на 10 мг/кг почвы могут быть 37 кг/га д.в., а

скорость изменения обменного калия - 11 мг/кг в год. Без внесения калийных удобрений и при внесении их минимальных доз скорость падения содержания обменного калия составляет 4,3 мг/кг в год, а норма расхода для его снижения на 10 мг/кг почвы - 178 кг/га д.в.

СПИСОК ОПУБЛИКОВАННЫХ РАБОТ

1. Куликова Е.И. Урожайность, содержание сырого протеина и затраты элементов питания на создание 10ц зерна ячменя с учетом соломы при применении различных доз удобрений // Материалы ежегодных смотров-сессий аспирантов и молодых ученых по отраслям наук: Сельскохозяйственные науки. -Вологда - Молочное: ИЦ ВГМХА - 2008, с.

2. Чухина О.В., Куликова Е.И. Влияние удобрений на урожайность и качество зерна озимой ржи. //Материалы Международной научной конференции ВНИИА им. Д.Н.Прянишникова «Агрохимические технологии, приемы и способы увеличения объемов производства высококачественной сельскохозяйственной продукции». - 2008, с. 107-110.

3. Куликова Е.И. Урожайность и качество вико-овсяной смеси в четырехпольном севообороте при применении расчетных доз удобрений //Материалы ежегодных смотров-сессий аспирантов и молодых ученых по отраслям наук: Сельскохозяйственные науки. - Вологда - Молочное: ИЦ ВГМХА - 2009,с.

4. Куликова Е.И. Влияние удобрений на качество озимой ржи. // Материалы ежегодных смотров-сессий аспирантов и молодых ученых по отраслям наук: Сельскохозяйственные науки. - Вологда - Молочное: ИЦ ВГМХА - 2010, с.

5. Куликова Е.И., Токарева Н.В., Усова К.А. Качество зеленой массы вико-овсяной смеси» // Современные аспекты молочного дела в России. Сб. докладов III Молочного форума и научно-практической конференции, посвященной 170-летию со дня рождения Николая Васильевича Верещагина. - Вологда - Молочное: ИЦ ВГМХА - 2010, с. 96-98.

6. Чухина О.В., Куликова Е.И., Усова К.А., Токарева Н.В. Эффективность применения удобрений при возделывании озимой ржи. //Сборник ВГМХА по итогам научно- практической конференции, посвященной 99-летию ВГМХА им. Н.В.Верещагина. - Вологда - Молочное: ИЦ ВГМХА- 2010, с.

7. Куликова Е.И., Чухина О.В. Продуктивность озимой ржи при применении минимальной и расчетных доз удобрений в условиях Вологодской области. // СПГАУ Научное обеспечение развития АПК в условиях реформирования. -С-П, 2011, с. 169-171.

8. Чухина О.В., Куликова Е.И. Агрономическая эффективность применения удобрений при производстве зерна озимой ржи в условиях Вологодской области. //Сборник трудов по результатам научно-практической конференции, посвященной 100-летию академии. - Вологда - Молочное: ИЦ ВГМХА -2011, с. 21-25.

9. Жуков Ю.П., Чухина О.В., Куликова Е.И., Усова К.А., Токарева Н.В.Эффективность применения удобрений под озимую рожь в условиях Вологодской области. //Плодородие. - 2011. - №6, с. 7-9.

10. Чухина О.В., Куликова Е.И., Усова К.А., Токарева Н.В. Удобрения и качество зеленой массы викоовсяной смеси. //Кормопроизводство. - 2011. -№8, с. 6-9.

11. Куликова Е.И. Действие удобрений на продуктивность зеленой массы вико-овсяной смеси для условий Вологодской области. // Материалы ежегодных смотров-сессий аспирантов и молодых ученых по отраслям наук: Сельскохозяйственные науки. - Вологда - Молочное: ИЦ ВГМХА. - 2011, с. 1114.

Работа по изданию выполнена в редакционно-издательском отделе BHIfflA Лицензия на издательскую деятельность JIP 040919 от 07.10.98 Лицензия на полиграфическую деятельность ПЛД № 53-468 от 13.08.99 Подписано в печать: 17.05.2012 Формат 60x84/16 Бум. писч. бел. Печать офсетная Усл. печ. л. 1,25 Заказ № 14 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, Куликова, Елена Ивановна, Вологда-Молочное

61 12-6/630

Министерство сельского хозяйства Российской Федерации Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования Вологодская государственная молочнохозяйственная академия имени Н.В. Верещагина

На правах рукописи

иси

КУЛИКОВА ЕЛЕНА ИВАНОВНА

ВЛИЯНИЕ РАЗЛИЧНЫХ ДОЗ УДОБРЕНИЙ НА ПРОДУКТИВНОСТЬ КУЛЬТУР И ПЛОДОРОДИЕ ДЕРНОВО - ПОДЗОЛИСТОЙ ПОЧВЫ В СЕВООБОРОТЕ

Специальность 06.01.04 - Агрохимия

Диссертация на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук

Научный руководитель:

кандидат сельскохозяйственных наук, доцент О.В. Чухина

Вологда - Молочное 2012

СОДЕРЖАНИЕ

Стр.

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

I. Продуктивность севооборота и плодородие дерново -

подзолистой почвы при применении различных доз удобрений (обзор литературы)........................................................ 9

1.1. Зависимость урожайности сельскохозяйственных культур от различных доз удобрений................................................ 9

1.2. Влияние удобрений на качество продукции сельскохозяйственных культур.......................................... 12

1.3. Хозяйственный баланс питательных веществ и изменение агрохимических показателей почвы при применении различных доз удобрений................................................ 21

II. Влияние различных доз удобрений на продуктивность севооборота и плодородие дерново - подзолистой почвы (экспериментальная часть)............................................. 46

2.1. Условия и методика проведения исследований ... 46

2.2. Влияние различных доз удобрений на урожайность культур в севообороте.................................................................. 53

2.3. Зависимость качества сельскохозяйственной продукции от различных доз удобрений..................................................... 67

2.4. Затраты элементов питания на единицу урожая культур при применении удобрений................................................... 83

2.5. Вынос элементов питания, балансовые коэффициенты их использования, оплата удобрений при применении различных

доз удобрений.......................................................................... 88

2.6. Влияние доз вносимых удобрений на агрохимические показатели почвы........................................................... 93

2.7. Нормативы затрат фосфора и калия на изменение обеспеченности почвы элементами на 10 мг/кг почвы........... 97

2.8. Экономическая эффективность применения расчетных доз

удобрений .................................................................. 100

Выводы...................................................................... 105

Предложения производству............................................. 108

Список литературы....................................................... 109

Приложение................................................................ 125

ВВЕДЕНИЕ

Многочисленные исследования и передовая практика сельскохозяйственного производства убедительно свидетельствуют о том, что прирост урожаев возделываемых культур не менее чем на 50% обусловлен применением удобрений. Однако в производственных условиях долевое участие удобрений в формировании урожая сельскохозяйственных культур значительно ниже (Стихии М.Ф, Денисов П.В. 1977, Кулаковская Т.Н и др. 1978), что говорит о недостаточно эффективном применении удобрений в сельскохозяйственных предприятиях.

Действие удобрений на плодородие почвы, урожайность полевых культур и качество продукции зависит от степени окультуренности почв, сроков и способов внесения, доз и соотношений основных элементов питания и от сочетания органических; известковых и минеральных удобрений, т.е. системы их применения.

В Вологодской области более 60% площади пашни составляют дерново-подзолистые почвы, обеспечивающие получение большей части производства зерна, картофеля, и других культур. За последние годы в почвах области уменьшилось содержание и запасы гумуса, идет укорачивание гумусового горизонта, сложились значительные отрицательные балансы элементов питания растений, идет подкисление почв. Значительные отрицательные балансы питательных элементов в почве усугубились крайне низким уровнем применения удобрений (Данные ФГУ ГЦАС «Вологодский», 2000, Кириллова Г.Б, Жуков Ю.П.2005).

В Вологодской области за последние годы также идет значительное снижение объемов внесения удобрений в почву. Если в 1991 году на 1 га пашни было внесено 122 кг/га д.в. минеральных удобрений и 8,2 т/га органических, то в 1996 году только 29 кг/га д.в. и 3,2 т/га соответственно. Можно отметить, что за период 2004-2008, в области наметилась тенденция

увеличения объемов внесения минеральных и органических удобрений в почву что, безусловно, отражается на плодородии почв. По данным агрохимического обследования на 01.01. 2010 года 36,2 % пашни занимают площади с кислыми почвами. Наблюдается снижение содержания элементов питания в почвах (Данные ФГУ ГЦАС «Вологодский», 2000, 2005 Кириллова Г.Б, Жуков Ю.П.2005).

Поскольку интенсивная и длительная эксплуатация почв без удобрений грозит падением их плодородия, то очень важно осуществлять контроль над состоянием почв в неудобряемых и малоудобряемых агроценозах.

В обстановке ограниченных ресурсов повышение урожайности сельскохозяйственных культур и продуктивности севооборотов с одновременной оптимизацией плодородия почв может быть достигнуто в результате создания и освоения в производстве агротехнологий возделывания сельскохозяйственных культур в адаптивно-ландшафтном земледелии, соответствующих оптимальному использованию природного потенциала и минеральных удобрений. Поскольку при оптимизации доз, видов, сроков, способов и соотношений удобрений с учетом биологических потребностей культур, почвенно-климатических условий, фитосанитарной обстановки посевов эффективность удобрений значительно возрастает в плане воздействия на величину и качество получаемой продукции и на агрохимические показатели плодородия почв.

Несмотря на то, что за последнее десятилетие уровень химизации земледелия снизился в несколько раз, оно не стало от этого экологически менее опасным. Несоответствие уровней получаемых урожаев дозам внесенных удобрений, наряду со значительным снижением эффективности их применения, может вызвать ряд негативных последствий, например, накопление нитратов в полученной продукции и грунтовых водах, поступление фосфора в поверхностные воды, в основном в результате почвенной эрозии и другие. В связи с этим необходима комплексная оценка

технологий возделывания сельскохозяйственных культур и разработка агроэкологических прогнозов, особенно на участках интенсивно удобряемых.

Важнейшим экологическим критерием уровня химической нагрузки не только на почву, но и на контактирующие с ней компоненты окружающей среды являются количественные показатели баланса питательных элементов в почве при конкретных уровнях ее плодородия и продуктивности возделываемых на ней культур (Жуков Ю.П., Хайруллин И.М., 1996). Кроме того, результаты баланса питательных элементов могут служить прогнозно-экологическими показателями степени и скорости изменения показателей плодородия почв, качества контроля получаемой сельскохозяйственной продукции с конкретных территорий, а также возможного загрязнения или очищения сельскохозяйственной продукции, почв и сопредельных сред не только теми элементами и веществами, включая сопутствующие, которые мы вносим в виде удобрений и мелиорантов, но и теми, которыми уже ранее была загрязнена почва или которые вносятся в виде химических средств защиты растений от болезней, вредителей, сорняков и для предотвращения полегания посевов, в соответствии с существующими рекомендациями.

В качестве показателя баланса питательных элементов при внесении органических и минеральных удобрений в любом агроценозе эффективно применять балансовый коэффициент использования удобрений ( Дадабаева Т.П. 1988, Жуков Ю.П. 1974, 1977, 1983, 1988, 1989, 1996, Жуков Ю.П., Горст О.В. 1985, Жуков Ю.П и др. 1986, Жуков Ю.П., Кириллова Г.Б. 1988, Жуков Ю.П., Макарцева H.A. 1997, Комков В.П. 1981, Попович и др, 1978, Федосеев А.П. 1985, Фрей П.И. 1972,).

Применение балансового коэффициента при расчете систем удобрений, позволит в производственных условиях комплексно решить проблемы эффективного, экологически безопасного применения удобрений, получения максимально возможного высококачественного урожая

возделываемых культур и регулирования показателей плодородия почв с целью их оптимизации.

Следует отметить, что балансовый коэффициент использования удобрений можно определить в любом производственном посеве. При этом в конкретных производственных условиях легко проверить степень соответствия урожайности возделываемых культур или продуктивности севооборота количеству и качеству применяемых удобрений, желаемому изменению плодородия почвы при существующей культуре земледелия и иметь четкое представление о степени соответствия их требованиям охраны окружающей среды.

Актуальность работы. Важнейшим средством повышения урожайности сельскохозяйственных культур является применение удобрений. Наиболее эффективно применение удобрений в определённой системе при существующем чередовании культур в севообороте (агроценозе), так как только при таком применении максимально полно учитывается не только действие, но и последействие как органических, так и минеральных форм. Только научно-обоснованная система удобрения в каждом севообороте может обеспечить получение плановых уровней урожаев возделываемых культур хорошего качества с одновременным регулированием почвенного плодородия и соблюдением требований охраны окружающей среды. Актуальность диссертационной работы состоит в том, что в ней разрабатываются приёмы, обеспечивающие получение 3,5 т/га зерна озимой ржи и ячменя, 28,0 т/га зелёной массы викоовсяной смеси и картофеля в севообороте в суровых климатических условиях Вологодской области на дерново - подзолистых почвах. При этом продуктивность полевого опыта составляет 41 ц/га кормовых единиц.

Цель и задачи исследований. Цель наших исследований - изучить возможность получения плановых уровней урожайности культур и

продуктивности севооборота с одновременным регулированием содержания питательных элементов в дерново-подзолистой почве.

Для достижения поставленной цели необходимо было решить ряд

задач:

1) Установить влияние различных доз удобрений на урожайность возделываемых культур и основные показатели качества основной и побочной продукции культур.

2) Выявить влияние удобрений на использование культурами элементов питания из удобрений и почвы.

3) Определить вынос элементов питания изучаемыми культурами 1т урожая с учётом основной и побочной, а также оплату удобрений прибавкой урожая.

4) Изучить влияние доз вносимых удобрений на агрохимические показатели почвы;

5) Определить величины затрат фосфорных и калийных удобрений на увеличение обеспеченности почвы элементами питания на 10 мг/кг почвы и размеры выноса фосфора и калия, снижающие их содержание в почве на 10 мг/кг;

6) Рассчитать экономическую эффективность испытанных доз удобрений.

Научная новизна. В работе исследованы влияние различных уровней применения удобрений на урожай полевых культур, качество сельскохозяйственной продукции и динамика изменения агрохимических свойств почвы. Изучена сравнительная эффективность эквивалентных по элементам минеральной и органо-минеральной систем удобрения в севообороте. При этом произведена экономическая оценка применения доз и форм удобрений. Уточнены затраты элементов питания на создание единицы

продукции, балансовые коэффициенты использования питательных элементов из удобрений и почвы. Уточнены нормы расхода питательных элементов удобрений, внесенных сверх выноса, для увеличения содержания подвижных форм фосфора и калия на 10 мг/кг почвы.

Практическая значимость работы заключается в том, что разработанная научно-обоснованная система удобрения в севообороте на среднеокультуренной дерново-подзолистой почве позволяет получать в северной части Нечерноземной зоны среднегодовые урожаи, т/га: озимой ржи - 3,6, ячменя - 3,8, картофеля - 28 и викоовсяной смеси (зеленая масса) 29 при одновременном росте почвенного плодородия.

Достижение среднегодовой продуктивности полевого севооборота в пределах 4,1 т/га к.ед. в условиях Вологодской области позволяет решать проблему продовольственной безопасности этого региона.

Апробация работы. Результаты работы докладывались на Ежегодном смотре-сессии аспирантов и молодых ученых по отраслям наук, г. Вологда, 2008г, 2009г, 2010г. На научно-практической конференции «Научное обеспечение - сельскохозяйственному производству», посвященной 99-летию ВГМХА им. Н.В.Верещагина, Вологда - Молочное, 2010г., научно-практической конференции «Аграрная наука сельскому хозяйству», посвященной 100-летию ВГМХА им. Н.В.Верещагина (Вологда -Молочное). На конференции, посвященной дню науки на факультете агрономии и лесного хозяйства, 2011г., научно-практической конференции «Научное обеспечение развития АПК в условиях реформирования» СПГАУ, Санкт - Петербург, 2011г. и опубликованы в 11 статьях.

Публикации. По результатам работы опубликовано 11 статей, две из которых в изданиях, рекомендованных в перечне ВАК.

1. Продуктивность севооборота и плодородие дерново-подзолистой почвы при применении различных доз удобрений (обзор литературы)

1.1. Зависимость урожайности сельскохозяйственных культур от

различных доз удобрений

Исследования отечественных и зарубежных ученых показали, что высокие урожаи сельскохозяйственных культур, хорошего качества можно получить только при сбалансированном минеральном питании (Авдонин Н.С. 1982, Аникст Д.М. 1985, Минеев В.Г. 2004, Кулаковская Т.Н. и др. 1978, СеБсаБ М.Р. 1976). Установлено, что долевое участие удобрений в формировании урожая составляет 20 - 50 % (Кук Д.У. 1975, Нуриев С.Ш. и ДР 1982).

Одним из главных факторов повышения продуктивности земледелия является применение азотных удобрений. При этом следует отметить, что с одной стороны, недостаток азота сдерживает рост продуктивности сельского хозяйства, с другой - избыточное поступление в почву связанного азота может привести к ухудшению условий окружающей среды, накоплению нитратов в водоисточниках и в сельскохозяйственной продукции (Кореньков Д.А. 1999) .

Рациональное применение азотных удобрений требует знания исходного количества доступного для растений почвенного азота и текущей минерализации (Кореньков Д.А. 1976, Минеев В.Г. 2004). Так, на дерново-подзолистых почвах в исследованиях С.А. Шафрана установлена тесная связь урожая озимых зерновых с запасом минерального азота. Наиболее высокая окупаемость минерального азота почвы урожаем наблюдалась в интервале от 50 до 100 кг/га. На 1 кг почвенного азота прибавка урожая составила для озимой ржи ~ 31 кг. При повышении запасов азота от 100 до 120 кг/га оплата его приростом урожая снижалась до 14-17 кг. Дальнейшее

увеличение обеспеченности почвы минеральным азотом еще больше снижало его окупаемость урожаем, которая падала до 5-7 кг. В интервале 130-150 кг/га прибавка отсутствовала. При запасе минерального азота в почве свыше 150 кг/га происходит постепенное снижение продуктивности зерновых культур.

По данным Д.А. Коренькова (1999) при выращивании озимой ржи на дерново-подзолистой суглинистой почве лучшей дозой азота оказалась та, которая была рассчитана с учетом запаса минерального азота в 60 см слое по сравнению с дозами, рассчитанными с учетом его содержания в пахотном слое или в 90 см слое.

Большое значение фосфора в повышении урожайности установлено при возделывании сельскохозяйственных культур в районах с низким количеством осадков и в условиях холодного климата с коротким вегетационным периодом. При недостатке влаги фосфор снижает скорость испарения и водопотребления. В холодном климате фосфор дает быстрый старт росту растений и тем самым придает им устойчивость к пониженным температурам (Минеев В.Г. 2004, Сычев В.Г. 2000).

Создание оптимального уровня фосфатного питания растений и обеспечение получения высоких и устойчивых урожаев сельскохозяйственных культур возможно только благодаря минеральным удобрениям.

По данным П.Г Кудели (1978), прибавки урожая картофеля на дерново-подзолистых почвах на фоне навоза и азотно-калийных удобрений при внесении Р6о составили 7-15, Р90 - 3-16 ц/га, а на фоне азотно-калийных удобрений без навоза - соответственно 8-15 и 8-28 ц/га; на оподзоленных, выщелоченных и обыкновенных черноземах лесостепной зоны на фоне навоза и азотно-калийных удобрений прибавки урожая составили при внесении Р^- 8-24, Р90 - 5-45, на фоне азотно-калийных удобрений без навоза -соответственно - 11 -24 и 16-27 ц/га.

Для получения высоких и устойчивых урожаев калий также необходим, как азот и фосфор. Заметное положительное действие калий оказывает при неблагоприятных погодных условиях. При обилии осадков калий уменьшает полегание зерновых культур, а в засушливые годы помогает в борьбе с запалами, вызываемыми суховеями. П�