Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

Влияние различных видов и сочетаний минеральных удобрений на формирование урожая зерна зимующего гороха на черноземе выщелоченном в зоне неустойчивого увлажнения Ставропольского края

ВАК РФ 06.01.04, Агрохимия

Автореферат диссертации по теме "Влияние различных видов и сочетаний минеральных удобрений на формирование урожая зерна зимующего гороха на черноземе выщелоченном в зоне неустойчивого увлажнения Ставропольского края"

На правах рукописи

ВОСКОБОЙНИКОВ АЛЕКСАНДР ВЛАДИМИРОВИЧ

ВЛИЯНИЕ РАЗЛИЧНЫХ ВИДОВ И СОЧЕТАНИЙ МИНЕРАЛЬНЫХ УДОБРЕНИЙ НА ФОРМИРОВАНИЕ УРОЖАЯ ЗЕРНА ЗИМУЮЩЕГО ГОРОХА НА ЧЕРНОЗЕМЕ ВЫЩЕЛОЧЕННОМ В ЗОНЕ НЕУСТОЙЧИВОГО УВЛАЖНЕНИЯ СТАВРОПОЛЬСКОГО КРАЯ

06.01.04 - агрохимия

2 8 НОЯ 2013

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание учёной степени кандидата сельскохозяйственных наук

Ставрополь - 2013

005540688

005540688

Работа выполнена на кафедре агрохимии и физиологии растений ФГБОУ ВГТО «Ставропольский государственный аграрный университет»

Научный руководитель: Есаулко Александр Николаевич,.

доктор сельскохозяйственных наук, профессор

Официальные оппоненты: Агафонов Евгений Васильевич,

доктор сельскохозяйственных наук, профессор, заслуженный деятель науки РФ заведующий кафедрой агрохимии, почвоведения и защиты растений ФГБОУ ВПО «Донской государственный аграрный университет»

Ханиева Ирина Мпроновна,

доктор сельскохозяйственных наук, профессор

кафедры агрономии

ФГБОУ ВПО «Кабардино-Балкарский

государственный аграрный

университет им. В.М. Кокова»

Ведущая организация: Государственное научное учреждение

«Ставропольский научно-исследовательский институт сельского хозяйства» РАСХН

Защита состоится 19 декабря 2013 г. в 13.30 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, тел/факс (8652) 34-58-70.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГБОУ ВПО «Ставропольский государственный аграрный университет».

Автореферат размещён на официальном сайте ФГБОУ ВПО «Ставропольский государственный аграрный университет» www.stgau.ru

Автореферат разослан « //С » 2013 г.

Ученый секретарь диссертационного совета кандидат сельскохозяйственных наук

А. П. Шутко

1. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность. Главной проблемой при возделывании культуры гороха, которая в большей степени является её биологической особенностью, состоит в том, что рассматриваемая зернобобовая культура не выдерживает очень высоких температур и у неё повышены требования к продуктивной влаге на образование единицы продукции.

В последние 15 лет в связи с изменением погодных условий приобрели определенную значимость исследования по изучению технологии возделывания современных сортов зимующего гороха, которые вызывают у сельхозпроизводителей определенный интерес.

Достигнутый уровень урожайности культуры в Ставропольском крае далеко не исчерпывает потенциальных возможностей районированных сортов в регионе. В то же время создание оптимальных условий для питания зимующего гороха является одним из факторов мобилизации продуктивности культуры. Практически не изучено влияние минеральных удобрений на продуктивность культуры при ее возделывании в зоне неустойчивого увлажнения Ставропольской возвышенности. Как следствие — отсутствуй научные данные по практическому применению минеральных удобрений под зимующий горох применительно к условиям Ставропольского края.

Цели и задачи исследований. Цель исследований заключалась в изучении влияния видов и сочетания минеральных удобрений на урожайность зерна зимующего гороха на черноземе выщелоченном. Для достижения поставленной цели необходимо было решение следующих задач:

— изучить влияние видов и сочетания минеральных удобрений на динамику агрохимических показателей чернозёма выщелоченного;

— установить влияние изучаемых фонов питания на рост и развитие растений;

— определить продуктивность и биохимический состав зерна зимующего гороха в зависимости от изучаемых приемов;

— дать экономическую оценку эффективности возделывания культуры в связи с применением видов и сочетаний минеральных удобрений.

Научная новизна. Впервые на чернозёме выщелоченном Ставропольской возвышенности изучено влияние различных видов и сочетаний минеральных удобрений на агрохимические показатели почвенного плодородия и продуктивность зимующего гороха. Экономически обосновано производство зерна зимующего гороха в зависимости от влияния видов и сочетания минеральных удобрений в зоне неустойчивого увлажнения.

Достоверность полученных результатов подтверждается большим количеством наблюдений и учетов в лабораторных и полевых опытах, критериями статистической обработки результатов исследований и положительными результатами при внедрении.

Основные положения, выносимые на защиту:

— внесение видов и сочетаний минеральных удобрений изменяет содержание в 0—20 см слое почвы минерального азота, подвижного фосфора

и обменного калия, но не влияет на динамику направленности процесса в течение вегетации зимующего гороха;

— динамика содержания макроэлементов в растениях зимующего гороха изменяется в зависимости от фазы развития культуры, условий увлажнения и обеспеченности элементами питания;

— погодные условия и уровень минерального питания предопределяют продуктивность культуры и влекут за собой изменение структурных и качественных показателей зимующего гороха;

— экономическая эффективность применения минеральных удобрений под зимующий горох зависит от их видов, сочетаний и уровня продуктивности культуры.

Практическая значимость. Получены экспериментальные данные, позволяющие рекомендовать производству внесение видов и сочетаний минеральных удобрений под зимующий горох на черноземе выщелоченном в зоне неустойчивого увлажнения. Определено оптимальное сочетание видов минеральных удобрений, вносимых до посева, обеспечивающее максимальную агротехническую и экономическую эффективность.

Реализация результатов исследований. Результаты исследований апробированы в ЗАО «Красная Заря», в условиях СПК КООПХОЗ «ПРОГРЕСС» Новоалександровского района и ООО «Раздолье». Рекомендованные сочетания минеральных удобрений (1^(0Р6Ч и М^Р^К^) используются в технологии возделывания зимующего гороха в хозяйствах.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы доложены и обсуждены на научно-практических конференциях Ставропольского государственного аграрного университета (2011-2012 гг.) и научной конференции Донского ГАУ (2011 г.).

Публикация результатов исследований. По материалам диссертации опубликовано 7 работ, в том числе 3 статьи в журналах, входящих в перечень ВАК РФ.

Структура и объём работы. Диссертация состоит из введения, шести глав, выводов и предложений производству, списка использованной литературы и приложений. Работа изложена на 142 страницах машинописного текста, включает 12 таблиц, 10 рисунков, 52 приложения. Список использованной литературы включает 119 источников, из них 16 - зарубежных авторов.

2. МЕСТО, УСЛОВИЯ И МЕТОДИКА ПРОВЕДЕНИЯ ОПЫТА

Полевые опыты проводились в период с 2009 по 2012 г. на территории опытной сельскохозяйственной станции ФГБОУ ВПО Ставропольского государственного аграрного университета. Опытный участок располагается в пределах Ставропольской возвышенности, на высоте 500-550 м над уровнем моря. Рельеф территории — слабоволнистая равнина, мезорельеф — северный пологий склон с крутизной около 1

Почва места проведения исследований - чернозем выщелоченный, мощный, малогумусный тяжелосуглинистый. Почвообразующие породы представлены бурыми тяжелыми карбонатными элюво-делювиальными суглинками и глинами, а подстилающие породы - сарматскими отложениями, которые вместе, как следствие, предопределили тяжелосуплинистый пылевато-иловатый механический состав почвенного покрова.

В момент закладки опытов почва опытного участка характеризовалась следующими агрохимическими показателями - средней обеспеченностью органическим веществом 5,1-5,4 %; а обеспеченность почвы подвижными формами макроэлементов соответствовала группировкам со средней обеспеченностью N-N03 - 16-30; P2Os - 20-25 и К20 - 220-270 мг/кт почвы (по Мачигину). По степени кислотности реакция почвенного раствора в пахотном горизонте почвы нейтральная, pH находится в пределах 6,1-6,5 ед.

Климат в районе расположения территории опытной станции умеренно сухой, характеризующийся, по многолетним наблюдениям, продолжительным жарким летом и теплой осенью, довольно мягкой зимой и весной с неустойчивым температурным режимом. Среднегодовая температура воздуха - 9,2 °С. По многолетним данным, в зоне проведения опытов в год выпадает от 550 до 650 мм осадков, сумма эффективных температур за период активной вегетации колеблется от 3000 до 3200 °С, гидротермический коэффициент находится в пределах 1,1-1,3.

Погодные условия в годы проведения исследований были различными, отмечалось неравномерное распределение осадков во время вегетации культуры на фоне повышенного температурного режима. Наиболее благоприятные агрометеорологические условия сложились в 2010/11 сельскохозяйственном году, которые можно охарактеризовать продолжительным периодом осенней вегетации с умеренно-прохладной зимой, влажной и тёплой весной и оптимальными условиями в период созревания урожая. При этом по условиям увлажнения данный год характеризуется дефицитом осадков на уровне 8 % и наибольшими значениями среднегодовой температуры — 10,6 °С, превышающими норму на 1,4 "С.

В 2009/10 году выпала многолетняя норма осадков, но их распределение по фазам вегетации было неравномерным, что отрицательно сказалось на росте и развитии культуры, особенно в начальный период вегетации. Температурный фон характеризовался резкими перепадами, в целом среднегодовая температура превысила многолетние показатели на 1,3 °С.

Агрометеорологические условия 2011/12 года для роста и развития зимующего гороха характеризовались как неудовлетворительные, что связано с низкими температурами в зимний период, острым дефицитом влаги в весенний период и повышенным температурным режимом в конце вегетации. Это не позволило растениям реализовать в полной мере заложенный потенциал культуры.

Объект исследований - сорт зимующего гороха Краснодарской селекции Фаэтон, включенный в Госреестр по Северо-Кавказскому региону.

Предмет исследований — отзывчивость сорта зимующего гороха Фаэтон на виды и сочетания минеральных удобрений. Опыт однофакторный, относительно контроля (без удобрений) изучались виды и сочетания минеральных удобрений,

заложенных по схеме Жорж-Вилля: И60, Рм, К(Л, М60Р60, И60К60 Р^К^и К60Р60К60. Исследования проводились по полной факгориальной восьмерной схеме, повтор-ность — 4-кратпая, размещение делятюк — многоярусное, повторение — сплошное, вариантов — по методу латинского прямоугольника.

Ширина делянки - 3,6 м, длина делянки —10м. Общая площадь делянки — 36 м2, учётная — 22 м2. Ширина защитных полос - 0,4 м. Предшественником в годы проведения опъггов была озимая пшеница. В качестве допосевного удобрения в опыте использовались: аммиачная селитра, суперфосфат простой, калий хлористый.

В опытах проводились следующие наблюдения, учеты и анализы. В почвенных образцах определяли влажность почвы — весовым методом (Б. А. Доспехов (1987)); подвижный фосфор и обменный калий - по Мачигину в модификации ЦИНАО (ГОСТ 26205-91); нитратный азот - с помощью ионосе-лективного электрода (ГОСТ 26951—86); аммиачный азот колориметрирова-нием с реактивом Несслера (ГОСТ 26489-91); рН в водной суспензии (ГОСТ 26423-85); подвижные формы цинка и меди по Крупскому и Александровой в модификации ЦИНАО (ГОСТ 50686-94; 50685-94; 50683-94).

В течение вегетации проводили фенологические наблюдения, учет густоты стояния растений, накопления сухой биомассы, анализ структуры урожая по методике Госсортоиспытания (1991). В растительных образцах определяли содержание азота, фосфора и калия в одной навеске (Минеев В. Г., 2001); проводили учет величины симбиотического аппарата в посевах гороха (Васильев И. П., 2005); анализ качества зерна гороха: белок (ГОСТ 10846-86), определение массы 1000 зерен (ГОСТ 10842-76); учет урожая методом прямого комбайнирования с последующим пересчетом на стандартную влажность и чистоту по методике ГСИ (1991); расчет экономической эффективности разрабатываемых приемов по методике, предложенной кафедрой предпринимательства СтГАУ; статистическая обработка экспериментальных данных осуществлялась дисперсионным методом (Доспехов Б. А., 1985).

Отбор растительных и почвенных проб и их анализ были приурочены к основным фазам развития культуры: перед посевом, всходы, стеблевание, цветение, полная спелость.

3. ВЛИЯНИЕ ВИДОВ И СОЧЕТАНИЯ МИНЕРАЛЬНЫХ УДОБРЕНИЙ НА ДИНАМИКУ ПРОДУКТИВНОЙ ВЛАГИ И АГРОХИМИЧЕСКИХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ ЧЕРНОЗЁМА ВЫЩЕЛОЧЕННОГО

В данном разделе представлены материалы полевых опытов, лабораторных исследований и элементы статистической обработки данных, полученных в ходе исследований в период с 2009 по 2012 г.

3.1. Динамика продуктивной влаги

Трёхлетние исследования по возделыванию зимующего гороха на чернозёме выщелоченном показали, что внесение удобрений оказало определенное влия-

ние на содержание в почве доступной влаги. В среднем по опыту изучаемые минеральные удобрения снижали содержание продуктивной влаги в слое почвы 0-20 см относительно контроля на 0,3—2,9 мм (таблица 1). При этом только на вариантах с внесением ТЧ^Р^ и М^Р^К^ наблюдалось существенное снижение рассматриваемого показателя относительно контроля на 2,4—2,9 мм.

Таблица 1 — Влияние видов и сочетания минеральных удобрений на динамику продуктивной влаги (мм) в 0-20 см слое чернозема выщелоченного, 2009-2012 гг.

Удобрение, А Срок отбора, В А, НСР03 = 1,8

До посева Стеблевание Цветение Полная спелость

Контроль 34,5 25,9 22,1 15,9 24,6

N« 34,2 23,6 21,0 14,5 23,2

34,4 23,1 19,2 15,3 23,0

к» 34,4 25,4 22,0 15,5 24,3

N Р 34,1 23,0 17,0 14,6 22,2

34,5 24,1 21,4 15,7 23,9

Р к Г60 60 34,4 23,7 18,9 14,8 23,0

N/A 34,0 22,3 16,7 13,8 21,7

В, НСР„,= 1,6 34,3 23,9 19,8 15,0 НСР0, = 3,5

В среднем по опыту максимальное содержание доступной влаги отмечалось перед севом культуры — 34,3 мм, затем шло достоверное снижение к фазам стеблевания (23,9 мм) и цветения (19,8 мм) с достижением минимальных значений к наступлению полной спелости культуры (15,0 мм).

Во все сроки наблюдений удобрения снижали количество продуктивной влаги относительно контроля, и разница составляла перед посевом — 0,1-0,5; в фазу стеблевания - 0,5-3,6; в фазу цветения 0,1-5,4; в фазу полной спелости — 0,2—2,1 мм соответственно. При этом в фазу стеблевания только варианты с дозой полного минерального удобрения N60P6QK60 достоверно снижали доступную влагу по сравнению с контролем. В фазу же цветения дозы удобрений N^P^K^ и N^P существенно снижали влашзапас не только по сравнению с контролем (на 5,4 и 5,1 мм), но и относительно доз удобрений N^ — на 4,3 и 4,0 мм, Км - на 5,3 и 5,0 мм, NMK6(i — на 4,7 и 4,4 мм соответственно. В свою очередь разница по содержанию влаги между дозами удобрений N60P6aK60 и N^ была в пределах НСР.

3.2. Реакция почвенного раствора

Анализ динамики реакции почвенного раствора под посевами зимующего гороха позволил нам установить, что до фазы стеблевания наблюдалось

существенное подкисление почвенного раствора от 6,31 до 6,12 ед. рН в среднем по вариантам опыта. Затем от фазы стеблевания до фазы цветения продолжалось незначш-ельное подкисление почвы на 0,10 ед. рН. К фазе полной спелости отмечалось достоверное повышение показателя рН. Подщелачива-ние реакции почвенного раствора по сравнению с показателем в фазе цветения достигло 0,20 ед. и уровень рН соответствовал 6,22 ед. (таблица 2).

Таблица 2 - Влияние видов и сочетания минеральных удобрений на динамику реакции почвенного раствора в 0-20 см слое чернозема выщелоченного, 2009-2012 гг.

Удобрение, А Срок отбора, В А, нсрш = 0,1

До посева Стеблевание Цветение Полная спелость

Контроль 6,33 6,12 6,01 6,22 6,17

N,0 6,14 6,00 5,84 6,11 6,02

Р« 6,42 6,21 6,02 6,30 6,24

к60 6,27 6,11 6,02 6,18 6,15

N Р 1 '60 60 6,40 6,18 6,11 6,30 6,25

6,19 6,01 6,03 6,17 6,10

РА 6,30 6,Ю 6,04 6,19 6,16

6,40 6,20 6,10 6,27 6,24

в,нср05=о,ю 6,31 6,12 6,02 6,22 НСРо,=0,22

Снижение показателя реакции почвенного раствора наблюдалось по мере увеличения биомассы растений гороха. В эти фазы растения потребляли максимальное количество элементов питания, при этом насыщая почвенный раствор корневыми выделениями, которые в свою очередь способствовали сдвигу уровня рН в сторону подкисления.

Результаты дисперсионного анализа свидетельствуют о том, что в среднем по опьггу на вариантах с внесением Р60, Н60Р60 и ^0Р60К60 было отмечено недостоверное подщелачивание реакции раствора. Существенное воздействие на показатель рН было отмечено на вариантах с внесением азота, где подкисление реакции среды составило 0,15 ед. рН относительно контроля и было равно 6,02 ед. На остальных вариантах реакция почвенного раствора была на уровне естественного агрохимического фона.

Рассматриваемые виды и сочетания минеральных удобрений оказывали различное влияние на реакцию почвенного раствора чернозема выщелоченного. Наиболее значительное влияние на показатель рН во все фазы развития культуры оказало внесение Ы60. Степень подкисления реакции среды относительно контроля на данном варианте составила: до посева — 0,19 ед., в фазу стеблевания - 0,12 ед., в фазу цветения - 0,17 ед., и в фазу полной спелости — 0,11 ед. рН. На остальных вариантах реакция почвенного раство-

ра изменялась несущественно и находилась на уровне естественного агрохимического фона,

3.3. Динамика минерального азота

Анализ трехлетних данных, приведенных на рисунке 1, позволил нам установить, что динамика минерального азота в почве имела общую зависимость на всех вариантах - его содержание существенно повышалось к фазе стеблевания, затем достоверно снижалось к фазе цветения с достижением минимальных значений к наступлению полной спелости культуры.

До посева Стеблевание Цветение Полная спелость

ггроль "Р60 -К«, >^Р6(, .^К.,, «Р60К60 ■Ма,Р№Кн,

Рисунок 1 - Динамика содержания минерального азота (мг/кг) в 0-20 см слое чернозема выщелоченного в зависимости от видов и сочетания минеральных удобрений, 2009-2012 гг.

Данные дисперсионного анализа двухфакторного опыта показали, что изучаемые виды и сочетания минеральных удобрений оказали различное влияние на содержание минерального азота в почве под зимующим горохом. Установлено, что в среднем по фазам развития культуры относительно показателей естественного агрохимического фона достоверное увеличение содержания минерального азота 0-20 см слоя почвы наблюдалось на вариантах с односторонним внесением. азота, а также в сочетании его с фосфорными и калийными удобрениями и при внесении полной дозы удобрений. На вариантах с применением ТЧ60 прибавка относительно контроля составила 3,1 мг/кг почвы, на вариантах М6()Р60 и N К увеличение составило 3,7 и 2,4 мг/кг соответственно, полная доза удо-

60 60 Г- Л Л !

брения обеспечила достоверную прибавку 4,1 мг/кг почвы.

Изучаемые в опыте виды и сочетания минеральных удобрений оказали различное влияние на содержание минерального азота в 0-20 см слое почвы. В фазе стеблевания достоверную прибавку обеспечивали варианты "Ы^, К60РС0, N К и N Р^К и разница с контролем находилась в пределах 4,4-8,9 мг/кг почвы. Ъ фазе цветения достоверную прибавку (4,6 мг/кг почвы) обеспечивало внесение полной дозы удобрений. В фазу полной спелости культуры существенное увеличение содержания азота в почве было отмечено при использовании ТМ60Р60, что составило 3,5 мг/кг почвы. На остальных вариантах опыта

содержание минерального азота в почве находилось на уровне соответствующих показателей контроля либо несущественно ниже их.

3.4. Динамика подвижного фосфора

Данные, приведенные в таблице 3, показывают, что независимо от фона питания динамика подвижного фосфора в течение вегетации зимующего гороха имела единый ход: это неуклонное снижение его содержания с достижением минимальных значений от фазы стеблевания - 30,5 мг/кг, к полной спелости - 20,7 мг/кг.

Таблица 3 — Влияние видов и сочетания минеральных удобрений на динамику содержания (мг/кг) подвижного фосфора в 0-20 см слое чернозема выщелоченного, 2009-2012 гг.

"Удобрение, А Срок отбора, В А, НСР05= 1,8

Перед посевом Стеблевание Цветение Полная спелость

Контроль 23,8 27,4 19,9 19,7 22,7

N6„ 24,2 25,3 17,8 16,3 20,9

28,1 33,6 24,2 20,9 26,7

к«, 23,3 28,9 21,3 19,9 23,4

NA, 27,8 34,2 24,5 23,6 27,5

N60K60 22,8 26,6 18,1 17,3 21,2

РА„ 29,6 34,2 24,3 23,1 27,8

NAA„ 28,8 33,5 25,7 24,5 28,1

В, НСР05 = 1,6 26,1 30,5 22,0 20,7 НСР05 = 3,3

Согласно результатам дисперсионного анализа средних данных по опьггу, при одностороннем внесении фосфора или в сочетании с другими элементами (Р60, М60Р60К60, Р60К60 и Ы60Р60) достоверно увеличивалось содержание в почве подвижного фосфора и разница с контролем составила 4,0, 5,4, 5,1 и 4,8 мг/кг почвы соответственно.

Межфазный период стеблевание — цветение характеризовался существенным снижением содержания в 0-20 см слое почвы подвижного фосфора на всех вариантах опыта, что связано с интенсивным потреблением элемента зимующим горохом и условиями увлажнения. В межфазный период цветение — полная спелость разница в рассматриваемом показателе была несущественной - 1,3 мг/кг.

3.5. Динамика обменного калпя

Согласно результатам дисперсионного анализа средних данных по опьггу,

содержание обменного калия в почве при внесении К. Р К . N К иЫ РК,,

г 60' 60 60' 60 60 60 60 60

несущественно увеличилось, на 5-10 мг/кг, по сравнению с контрольным ва-

риантом. На вариантах с внесением таких видов и сочетаний минеральных удобрений, как Ы60, Р60, Нб0Р60, содержание обменного калия в почве уступало контролю на 2-5 мг/кг. Максимальное значение обменного калия отмечалась на варианте с применением И^Р^К^- 234 мг/кг почвы, а минимальная концентрация обменного калия при внесении Ы60Р6Ч составляла 218 мг/кг почвы.

Нами установлено значительное снижение концентрации обменного калия в 0-20 см слое почвы с фазы стеблевания (229 мг/кг) с достижением минимальных значений в фазу полной спелости (218 мг/кг) не зависимо от фона питания (таблица 4).

Таблица 4 - Влияние видов и сочетания минеральных удобрений на динамику содержания обменного калия (мг/кг) в 0-20 см слое чернозема выщелоченного, 2009-2012 гг.

Срок отбора, В А, НСРМ =

Удобрение, А Перед посевом Стеблевание Цветение Полная спелость 20

Контроль 230 227 216 221 224

ч„ 235 220 213 220 222

240 215 206 214 219

242 233 228 220 231

N Р 227 220 216 210 218

241 232 218 226 229

р к 240 233 227 224 231

242 255 225 212 234

В,НСР0,= 19 237 229 219 218 НСР()5 = 44

Перед посевом зимующего гороха все изучаемые виды и сочетания минеральных удобрений, за исключением Ы№Р(Ю, увеличивали содержание обменного калия на 5-12 мг/кг почвы. В фазы стеблевания и цветения Кт, М60К60, Р^К^, N Р К увеличивали концентрацию элемента на 2-28 мг/кг почвы, остальные фоны питания не способствовали увеличению содержания обменного калия. К фазе полной спелости содержание элемента на фонах Р60, К60, МмР60, N Р К уступало контролю на 1-11 мг/кг почвы, а на вариантах с применением N° К°, Р К содержаште элемента оказалось больше на 3-5 мг/кг почвы по

60 60 60 60 ' __ ¿г

сравнению с контрольным вариантом. Все отмеченные нами изменения оыли несущественными, так как находились в пределах ошибки опыта.

3.6. Динамика подвижных форм цинка и меди

В течение вегетации зимующего гороха динамика содержания подвижных форм цинка в пахотном слое чернозема выщелоченного имела следующий вид: от фазы всходов наблюдалось повышение концентрации цинка с дости-

11

жением максимальных величин к фазе стеблевания, затем к фазе полной спелости культуры происходило снижение содержания элемента до минимального значения. Минеральные удобрения оказали положительное влияние в начале вегетации культуры, когда разница с контролем составляла от 0,01 до 0,04 мг/кг. В более поздний срок отбора влияние фонов питания на накопление подвижного цинка в 0-20 см слое почвы не установлено.

Концентрация подвижной меди существенно не изменялась в зависимости от применяемых в опыте видов и сочетаний минеральных удобрений во все фазы развития культуры. Четкой закономерности влияния минеральных удобрений на содержание меди в пахотном слое почвы не зафиксировано, а динамика ее содержания в 0-20 см слое чернозема выщелоченного определялась погодными условиями и биологическими особенностями культуры.

4. ВЛИЯНИЕ ВИДОВ И СОЧЕТАНИЯ МИНЕРАЛЬНЫХ УДОБРЕНИЙ НА РОСТ И РАЗВИТИЕ РАСТЕНИЙ ЗИМУЮЩЕГО ГОРОХА

4.1. Динамнка накопления сухой биомассы

Статистическая обработка данных двухфакторного опыта показала, что во все сроки отбора биомасса растений существенно возрастала с достижением максимальных величин к фазе полной спелости. При анализе средних данных по опьггу нами установлено, что все изучаемые виды и сочетания минеральных удобрений, за исключением одностороннего внесения кб0, достоверно увеличивали биомассу растений по сравнению с контролем. ""

Удобрения в начале вегетации зимующего гороха положительно влияли на накопление сухой биомассы растений по сравнению с контролем. Так, в фазу всходов одностороннее применение ]ЧГ60, Р60, К60 увеличивало сухую биомассу растении относительно естественного агрохимического фона на 3-35 %. Среди парных сочетаний минеральных удобрений максимальное количество сухой биомассы обеспечивало азотно-фосфорное удобрение(ТЧ Р ) - 0,48 т/га, что на 55 % выше, чем на контроле. Полное минеральное удобрение (м'н)Р К Л способствовало в этот период наибольшему накоплению сухой массы" растений гороха - 0,5 т/га (таблица 5).

После весеннего возобновления вегетации растении в межфазный период стеблевание - цветение сохраняется аналогичная тенденция по влиянию минеральных удобрений на накопление сухой биомассы. Так, на вариантах с применением 1Ч60, Р(Ю, К60 прибавка по вариантам относительно естественного агрохимического фона составила 5,2, 20,9 и 0,9 %. С внесением N Р количество биомассы было на 27,3 %, с на 11,7 %, с Р^ на 22,7 % больше, чем данный показатель на контроле. Наибольшую прибавку биомассы в фазе цветения зимующего гороха (12,17 т/га), на 32,7 % больше, относительно контроля без удобрений обеспечило применение полного минерального удобрения N Р К .

В фазу полной спелости зимующего гороха одностороннее применентгеудо-брений увеличивало по сравнению с контролем сухую биомассу растений по вариантам относительно контроля К60—на 6,8 %. Р(/1- на 13,1 %, а К60- на 1,3 %.

Парное сочетание минеральных удобрений показало большую прибавку относительно контроля, она составила 18,8-38,4 %. Максимальное значение накопления сухой биомассы наблюдалось на варианте с полным удобрением Н60Р60К60— 15,04 т/га, что больше, чем на естественном агрохимическом фоне, на 39,0 %.

Таблица 5 - Влияние видов и сочетания минеральных удобрений на динамику накопления биомассы (т/га) растениями зимующего гороха, 2009-2012 гг.

Удобрение, А Сроки отбора А, НСР05=0,36

Всходы Стеблевание Цветение Полная спелость

Контроль 0,31 4,08 9,17 10,82 6,09

ч„ 0,32 4,39 9,65 11,56 6,50

р«, 0,42 4,82 11,09 12,24 7,13

Ко 0,32 4,26 9,25 10,96 6,20

0,48 5,02 11,67 14,98 8,04

0,41 4,52 10,24 12,85 7,00

Рг,оКг,о 0.45 4,68 11,25 14,35 7,68

N Р К С-0 Г.О 60 0,50 5,29 12,17 15,04 8,25

В, НСР„, = 2,0 0,41 4,71 10,59 13,01 НСР||5 = 2,62

4.2. Влияние минеральных удобрений па образование клубеньков

Одним из показателей интенсивности фиксации атмосферного азота растениями является количество клубеньков, образующихся на корнях гороха. В среднем за 3 года в опыте количество клубеньков на контроле составило 25,5 шт/раст. Применение только фосфорных удобрений (Р60) в целом увеличило этот показатель на 4 шт/раст., а одностороннее внесение азота и калия способствовало снижению количества клубеньков по сравнению с контролем на 2,5—3,3 шт/раст. (рисунок 2).

Применение N К не оказало положительного влияния на образование клубеньков по сравнению с контролем. Однако изучаемые другие парные сочетания удобрений (Н60Р60 и Р60К60) способствовали увеличению клубеньков на корнях зимующего гороха относительно естественного фона на 4,6 и 6,5 шт/раст. соответственно. Максимальное количество клубеньков обеспечил вариант с полным минеральным удобрением — 33,7 шт/раст., что превысило не только контроль, но и другие удобренные фоны на 1,7-11,5 шт/раст.

Следует отметить, что величина клубеньков и окраска были неодинаковыми по вариантам опыта. Так, на контроле сформировавшиеся на корнях мелкие клубеньки имели бледную кремового цвета окраску, что говорит о невысокой в них нитрогеназной активности, а на удобренных вариантах, особенно с применением полного минерального удобрения, — ярко розовую окраску и более крупные размеры, что является подтверждением активного синтеза белка, обеспечивающего окраску клубеньков.

■Контроль «Р«, «К>ю »Т^К^ ■Р60К60 .^„Р^_

Рисунок 2 - Влияние видов и сочетаний минеральных удобрений на количество клубеньков (шт/раст.) у растений зимующего гороха, 2010-2012 гг.

4.3. Динамика элементов питания в растениях зимующего гороха

4.3.1. Содержание азота. Нами установлено, что в среднем по всем вариантам опыта содержание азота в растениях зимующего гороха снижалось от фазы всходов до фазы полной спелости с 4,3 до 1,33 %, так как по мере увеличения биомассы растений концентрация азота в них снижается (рисунок 3).

Всходы Стеблевание Цветение Полная спелость

■Контроль "Ма, ■ Р60 "1С60 :»60Р60 ■ЯрК«, .Р60К60 ■М(0Ра,Ка,

Рисунок 3 - Влияние видов и сочетания минеральных удобрений на динамику содержания (%) азога в растениях зимующего гороха, 2009-2012 гг.

Результаты математической обработки полученных данных двухфакгорно-го опыта показали, что изучаемые в опыте минеральные удобрения оказали

различное влияние на содержание азота в растениях зимующего гороха. Выявлено, что в среднем по фазам развития культуры существенное увеличение содержания азота в растениях обеспечивалось при одностороннем внесении азота и в сочетании с фосфором и кал ием, а также при полной дозе удобрений. Так, прибавка на варианте ТЧ60 составила 0,2 %, на вариантах И60Р60 и К'(,0К60 -0,14 и 0,12 % соответственно. При полной дозе удобрения (^,Р60К60) повышение содержания азота также составило 0,10 %.

Дисперсионный анализ позволил нам установить существенное повышение содержания азота в фазе всходов на варианте 1Ч60, где прибавка относительно контроля составила 0,2 %. В фазе стеблевания достоверное увеличение рассматриваемого показателя было отмечено на варианте М6()Рб0-0,2 %. В фазе цветения существенной разницы исследуемых вариантов относительно контроля не выявлено. При наступлении полной спелости культуры влияние рассматриваемых видов и сочетания минеральных удобрений нивелировалось, и изменение содержания азота в растениях зимующего гороха относительно контроля находилось в пределах ошибки опыта.

4.3.2. Содержание фосфора. Динамика содержания фосфора в растениях зимующего гороха для всех вариантов опыта имела общую тенденцию - происходило неуклонное снижение его концентрации в процессе вегетации растений с достижением минимальных значений к полной спелости (рисунок 4).

Рисунок 4 - Влияние видов и сочетания минеральных удобрений на динамику содержания (%) фосфора в растениях зимующего гороха, 2009-2012 гг.

Минеральные удобрения, вносимые под зимующий горох, незначительно повлияли на содержание фосфора в растениях, а разница как относительно контроля, так и между изучаемыми вариантами была несущественной. В фазу стеблевания нами отмечается незначительное снижение концентрации фосфора, на 0,06-0,08 %, при внесении ]Ч60, ТМ60Р60, М60К60, и на 0,04 % при внесении РбоК60. В фазу цветения внесение И^Р^К^ и Р60 способствовало накоплению

элемента, а разница с контрольным вариантом составила 0,07-0,08 %. Все остальные виды и сочетания минеральных удобрений снижали концентрацию фосфора в растениях на 0,03-0,06 %.

В фазу полной спелости зимующего гороха разница в содержании фосфора нивелировалась, и показатели большинства вариантов находились на уровне контрольного варианта.

Внесение минеральных удобрений не оказало существенного влияния на содержание фосфора в растениях зимующего гороха, вне зависимости от срока отбора растительных образцов, прибавка относительно контроля составила 0,06-0,1 %. При этом наибольшая концентрация элемента в растениях формируется при применении дозы удобрения N Р К ....

Л-21/ч г-л О.) 60 60

4-5-5- Содержание калия. Содержание калия в растениях зимующего гороха неуклонно снижалось на протяжении всего вегетационного периода растений зимующего гороха. Максимальное содержание элемента нами установлено в фазу всходов - 3,41 %, а минимальное в фазу полной спелости - 0,51 %, что связано с нарастанием надземной массы зимующего гороха.

Согласно результатам дисперсионного анализа двухфакторного опыта, изучаемые виды и сочетания минеральных удобрений не оказали существенного влияния на содержание калия в растениях зимующего гороха. Одностороннее применение калия, парные и тройные его сочетания (К . Р, К, ., и N „Р К ,)

1 4 60' 60 60 60 60 6(У

недостоверно увеличивали содержание элемента в растениях изучаемой культуры относительно контрольного варианта. При внесении этих видов и сочетаний минеральных удобрений нами отмечалась и наибольшая концентрация калия в растениях зимующего гороха во все фазы его развития. Варианты с применением Ы60, Р60, 1^60Р60 несущественно снижали концентрацию калия в растениях зимующего гороха (на 0,01-0,05 %) по сравнению с контролем.

4.4. Влияние видов и сочетаний минеральных удобрений на продуктивность зимующего гороха

4.4.1. Формирование структуры урожая. Анализ данных по влиянию видов и сочетаний мгшеральных удобрений на структурные показатели урожайности культуры позволил нам прийти к выводу, что изменение условий питания культуры неоднозначно влияло на ряд показателей. Так, удобрения не оказали существенного влияния на такой элемент структуры урожая, как количество зёрен в бобе.

По сравнению с естественным агрофоном, на вариантах с односторонним внесением калийного (К60) и сочетания фосфорно-калийного удобрения (Р60К60) не отмечалось существенного изменения структурных показателей. Внесение >160, как и ЫМ)К6Ч, существенно повлияло лишь на высоту растений, не оказав достоверного влияния на другие показатели структуры, при этом на варианте с применением М6[К60 показатель количества зёрен в бобе достоверно оказался ниже контроля.

Изучаемые показатели структуры урожая зимующего гороха на вариантах с внесением ]^60Р60 и Ы6(,РЬЧК60 существенно превосходили аналогичные значения

на естественном агрофоне: так, густота стояния растений выросла на 11 и 17 %, высота растений на 3—7 %, количество бобиков на одном растении — на 24—31 %, масса зёрен с одного растения — на 22—27 %, масса 1000 семян — на 12—14 %.

Биологическая урожайность на вариантах с внесением И^Р^, и Т^Р^К^ существенно превышала показатели не только контроля на 31-46 %, но и других удобренных вариантов на 16-48 %. Вариант опыта с внесением полной дозы минерального удобрения И^Р^К^ формировал показатель биологической продуктивности, существенно превышающий все изучаемые вариант!,! на 11-48 %.

4.3.2. Урожайность зерна. В результате полученных нами данных установлено, что в среднем за 3 года изучаемые виды и сочетания минеральных удобрений оказали различное влияние на формирование урожая культуры и за исключением одностороннего внесения калийных удобрений увеличивали показатели по сравнению с контрольным вариантом (таблица 6).

Таблица 6 - Урожайность зерна зимующего гороха в зависимости от видов и сочетания минеральных удобрений на черноземе выщелоченном

Вариант Год исследований В среднем за 2010-2012 гг.

2010 2011 2012

Контроль 1.84 2,07 1,54 1,82

1,95 2,29 1,41 1,88

Р» 1,99 2,21 1,82 2,01

К» 1,80 2,15 1,46 1,80

ИЯР„ 2,34 2,78 1,93 2,35

НА, 1,93 2,38 1,50 1,94

РЛ 1,97 2,31 1,67 1,98

N Р К 60 6(1 60 2,67 3,03 2,15 2,62

НСР05 0,08 0,15 0,14 0,17

8х, % 4.2 4,8 3,8 4,0

Максимальное увлажнение в годы проведения исследований нами отмечалось в 2009/10 сельскохозяйственном году, однако распределение осадков по фазам вегетации культуры на фоне резких перепадов среднесуточных температур было неблагоприятным для роста и развития растений зимующего гороха, что негативно отразилось на уровне урожайности. В 2010 году все исследуемые дозы удобрений, кроме дозы К60, достоверно увеличивали урожайность гороха относительно контрольного варианта на 0,09-0,83 т/га.

Более благоприятные погодные условия в 2011 году способствовали не только более высокой урожайности зерна зимующего гороха на всех фонах питания, но и более высокой эффективности видов и сочетания минеральных удобрений по сравнению с контролем, и разница составляла 0,08-0,96 т/га.

Одностороннее внесение N<3, и К60 увеличивало по сравнению с контролем продуктивность культуры на 0,08-0,22 т/га, но достоверную прибавку урожая обеспечивало лишь внесение азота. По степени эффективности парные сочетания выстраиваются в следующий ряд: > ТЧ^К^ > Р60К60.

Разница с показателями контрольного варианта была достоверна и составила 0,24-0,71 т/га. Максимальная урожайность была получена на варианте с полным минеральным удобрением (3,03 т/га), которая существенно превосходила не только контроль, но и все удобренные варианты.

В 2012 сельскохозяйственном году не все дозы исследуемых удобрений положительно повлияли на уровень урожайности зерна гороха зимующего. Так, одностороннее внесение Кга и Ы60 и комбинации Г^цК^ не дали прибавки относительно контроля. Однако другие удобренные варианты, кроме варианта с комбинацией Р^К^, существенно превосходили контроль - на 0,13-0,61 т/га. На варианте с полным удобрением получена максимальная урожайность -2,15 т/га, которая достоверно превосходила по данному показателю все исследуемые варианты опыта.

Анализ трехлетних данных свидетельствует о том, что все изучаемые в опыте виды и сочетания минеральных удобрений, кроме одностороннего внесения Кад, увеличивали по сравнению с контролем урожайность зимующего гороха, и разница составила 0,06-0,80 т/га. По сравнению с контролем одностороннее внесение азотных и калийных удобрений не оказало существенного влияния на урожайность зимующего гороха, лишь применение Рю обеспечивало получение достоверной прибавки урожая (0,19 т/га). Аналогичные зависимости отмечаются нами и при изучении парных сочетаний: лишь азотно-фосфорное удобрение достоверно увеличивало урожайность зимующего гороха как относительно контроля — 0,53 т/га, так и по сравнению с односторонним внесением туков и их парных сочетаний.

4.3.3. Качество зерна. Изучаемые виды удобрений и их сочетания относительно контроля оказали неоднозначное влияние на содержание в зерне гороха таких показателей, как белок и его сбор в пересчёте с одного гектара (таблица 7).

Так, одностороннее внесение фосфорных удобрений (Р^ не существенно увеличивало содержание белка относительно контроля, а применение К60 в системе питания зимующего гороха привело к снижению изучаемого показателя, а разница находилась в пределах ошибки опыта относительно естественного агрофона. Среди одноэлементных вариантов только применение существенно увеличивало содержание белка как относительно контроля, так и других вариантов опыта на 0,5-1,1 %.

При изучении влияния парных комбинаций необходимо выделить совместное влияние "Ы^Р^ на содержание белка в зерне, существенно превышающее показатель контроля на 2,3 %, в то время как азотно-калийное (Ы^К^ сочетание элементов несущественно повышало показатель (+0,5 %), а фосфорно-калийная комбинация формировала содержание белка на уровне варианта без применения удобрений. Внесение полного минерального удобрения — Н^К«, — способствовало существенному повышению содержания белка в

зерне гороха относительно контроля +1,8 %, но недостоверно снижало его содержание относительно внесения Ы60р60 -0,5 %.

Таблица 7 - Влияние видов н сочетания минеральных удобрений на содержание белка в зерне зимующего гороха на черноземе выщелоченном, 2010-2012 гт.

Вариант опыта Содержание белка в зерне, % В пересчёте белка на 1 га, т/га

Контроль 20,0 0,364

20,6 0,387

Р» 20,1 0,404

к™ 19,5 0,351

МА 22,3 0,524

ча„ 20,5 0.398

РЛ 20,0 0,396

УА 21,8 0,571

нсрм 0,50 0,035

вх, % 3,1 3,4

Максимальный показатель по выходу белкового компонента с единицы расчётной площади (0,571 т/га) обеспечило полное удобрение в дозе М60Р60К60, существенно превышающее не только показатели контроля, но и варианты опыта с применением удобрений.

5. ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ ПРОИЗВОДСТВА ЗЕРНА ЗИМУЮЩЕГО ГОРОХА В ЗАВИСИМОСТИ ОТ ВЛИЯНИЯ ВИДОВ И СОЧЕТАНИЙ МИНЕРАЛЬНЫХ УДОБРЕНИЙ

Проведённый расчёт основных экономических показателей с внесением видов и сочетаний минеральных удобрений, обеспечивших максимальную агротехническую эффективность, позволил нам установить экономическую целесообразность применения изучаемых туков по сравнению с контрольным вариантом.

Как видно из данных, приведённых в таблице 8, представленные варианты способствовали получению более высокой прибавки урожая зерна зимующего гороха по сравнению с контролем, что позволило улучшить ряд показателей экономической эффективности.

Так, по сравнению с контролем применение Р60, И^Р^, ^0Р60КЮ увеличивало: среднегодовую урожайность зимующего гороха на 10^)4 %; денежную выручкус 1 га на 1558-6560 руб., затраты труда на 1 га-на 4-15 %; производственные затраты - на 1800 -4310 руб. Благодаря полученной прибавке урожая минеральные удобрения на вариантах М60Р60, Н60Р60К60 снижали по сравнению

контролем: затраты труда на 1 т - на 14-20 %, себестоимость - на 98-412 руб., а уровень рентабельности превосходил контроль на 1,8-8 %.

Следует отметить, что расчет ряда экономических показателей (себестоимость, прибыль, уровень рентабельности) для варианта Р60 не подтвердил преимущество применения минеральных удобрений относительно контроля.

Таблица 8 - Экономическая эффективность производства зерна зимующего гороха в зависимости от видов и сочетаний минеральных удобрений

(среднее за 2010-2012 гг.)

Показатель Удобрения

Контроль Р6о N Р 1 60 60 ]ЧЛ р ТЛ 1 60 "-«О

Урожайность, т/га 1,82 2.01 2,35 2,62

Денежная выручка с 1 га, руб. 14924 16482 19270 21484

Затраты труда на 1 га, ч 11,2 11,7 12,4 12,9

Затраты труда на 1 т, ч 6,15 5,82 5,28 4,92

Производственные затраты на 1 га, руб. 12260 14060 15600 16570

Себестоимость 1 ц, руб. 6736 6995 6638 6324

Прибыль на 1 га, руб. 2664 2422 3670 4914

Уровень рентабельности, % 21,7 17,2 23,5 29,7

Нами отмечается снижение данных показателей по сравнению с вариантом без внесения удобрений: прибыли - на 242 руб., уровня рентабельности - на 4,5 %, а себестоимость 1 т зерна выросла на 259 руб.

ВЫВОДЫ

На основании трехлетних полевых опытов и лабораторных исследований по изучению влияния видов и сочетания минеральных удобрений на урожайность и качество зерна зимующего гороха, возделываемого на чернозёме выщелоченном в зоне неустойчивого увлажнения, мы пришли к следующим основным выводам:

1. Внесение минеральных удобрений не изменяло направленности динамики продуктивной влаги в 0-20 см слое почвы, но во все наблюдаемые фазы развития культуры на удобренных фонах по сравнению с контролем отмечалось снижение влагозапаса на 0,1-5,4 мм. В фазы стеблевания, цветения и полной спелости за счет более мощной биомассы растений и большего использования влаги на варианте с полным минеральным удобрением - ^0Р6ПК(0 - содержание продуктивной влаги было существенно ниже по сравнению с контролем.

2. Рассматриваемые виды и сочетания минеральных удобрений оказывали различное влияние на реакцию почвенного раствора чернозема выщелоченного. Наиболее существенное влияние на показатель рН во все фазы развития культуры оказало внесение К60. Степень подкисления реакции среды относительно контроля на данном варианте составила: до посева — 0,19 ед., в фазу стеблева-

ния - 0,12 ед., в фазу цветения - 0,17 ед., и в фазу полной спелости - 0,11 ед. рН. На остальных вариантах реакция почвенного раствора изменялась несущественно либо находилась на уровне естественного агрохимического фона.

3. Минеральные удобрения, в зависимости от выбора вида и сочетания, изменяли содержание в 0-20 см слое почвы минерального азота, подвижного фосфора и обменного калия, но не влияли на динамику направленности процесса в течение вегетации зимующего гороха. Количество и динамика элементов питания определялись в большей степени погодными условиями, биологией культуры и свойствами почвы. Так, максимальное содержание минерального азота в 0-20 см слое почвы достигалось в фазе стеблевания, а подвижного фосфора и обменного калия — перед посевом.

Удобрения оказывали положительное влияние на концентрацию элемента питания, если он входил в состав удобрения, особенно в парных (]\160Р60, М60К60, Р60кб0) и тройном (ЫЛ0РЫК60) сочетании. На остальных вариантах опыта содержание подвижных форм азота, фосфора и калия в почве находилось на уровне соответствующих показателей контроля либо несущественно ниже их.

4. Минеральные удобрения и их сочетания не оказали существенного влияния на содержание подвижных форм меди и цинка по сравнению с контролем и на характер динамики элемента в 0—20 см слое почвы в течении вегетации растений зимующего гороха. Максимальное содержание подвижных форм цинка было выявлено в фазу стеблевания - 0,45-0,50 мг/кг почвы, а меди в период всходов - 0,16-0,19 мг/кг почвы.

5. Все изучаемые в опыте виды и сочетания минеральных удобрений оказали положительное влияние на густоту стояния, сохранность растений к уборке и накопление сухой биомассы зимующего гороха, и разница с контролем составила: в фазу всходы — 25,8-61,3 %, в фазу стеблевания - 4,4-29,6 %, в фазу цветения — 0,9 -32,7 %, а в фазу полной спелости - 1,3-39,0 %. Наибольшая биомасса растений зимующего гороха на протяжении вегетационного периода формируется на варианте с внесением ^60Р60К с достижением максимальных показателей к фазе полной спелости — 15,04 т/га.

6. Одностороннее применение азотных, калийных удобрений и их сочетание снижало количество клубеньков по сравнению с контролем без удобрений. Максимальное количество клубеньков обеспечивали варианты с полным минеральным удобрением - 33,7 шт/раст., что превышало не только контроль, но и другие удобренные варианты опыта 11а 1,7-11,5 шт/раст.

7. Динамика содержания азота, фосфора и калия в растениях в течение вегетации имела единый ход — достоверное снижение показателей от фазы всходов к фазе цветения с достижением минимальных величин к полной спелости. Существенное влияние на содержание макроэлементов в растениях зимующего гороха изучаемые виды и сочетания минеральных удобрений оказывали в начале вегетации (всходы и стеблевание): как правило, существенное увеличение концентрации азота, фосфора и калия обеспечивалось при одностороннем внесении данного элемента в удобрении, а также в парных сочетаниях и при полной дозе удобрений. В последующие фазы развития культуры влияние рассматриваемых видов и сочетания минеральных удобрений нивелировалось, и

изменение содержания элементов в растениях зимующего гороха относительно контроля находитесь в пределах ошибки опыта.

8. Показатели структуры урожая зимующего гороха на вариантах с внесением N Р и оказались существенно выше и превосходили значе-

60 60 60 60 60 ' 1 1 1 т пу

ния контроля: густота стояния растении — на 11 и 17 %, высота растении - на 3-7 %, количество бобиков на одном растении - на 24-31 %, масса зёрен с одного растения - на 22-27 %, масса 1000 семян - на 12-14 %.

По сравнению с естественным агрофоном одностороннее внесение калия (К60) и его сочетания с фосфором (Р60К60) не оказали сущест венного влияния на структуру урожая. Внесение 1Я60, как и К60К60, существенно повлияло лишь на высоту растений, не оказав достоверного влияния на другие показатели структуры. Внесение полной дозы минерального удобрения, М60Р60К60, сформировало показатели биологической продуктивности, существенно превышающие все изучаемые варианты на 11—48 %.

9. Все изучаемые в опыте виды и сочетания минеральных удобрений, кроме одностороннего внесения кб0, увеличивали по сравнению с контролем урожайность зимующего гороха, и разница составила 0,06-0,80 т/га. Достоверная прибавка зерна зимующего гороха по сравнению с контролем и изучаемыми фонами питания получена на вариантах с внесением Р60, МЛ0Р6П и М60Р60К60. Максимальную урожайность зерна зимующего гороха обеспечивал вариант с полным минеральным удобрением - 2,61 т/га.

10. На качественные показатели зерна гороха определенное влияние оказали погодные условия, виды и сочетания минеральных удобрений. Повышение содержания белка в зерне культуры достигалось за счет одностороннего внесения азота (+0,-6 %), а также во всех парных и тройных сочетаниях (+0,52,3 %) с достижением максимального показателя 22,3 % на варианте 1^60Р60. Наибольший показатель по выходу с 1 га белка, существенно превышающий данные всех вариантов опыта, обеспечивало внесение полного минерального удобрения — 5,7 т.

11. Производство зерна зимующего гороха при внесении Н60Р60, М60Р60К60 по всем показателям экономической эффективности имеет преимущество относительно значений контроля и других видов и сочетаний минеральных удобрений. Наиболее эффективным оказалось внесение полно!^ минерального удобрения, М6ПР60К60, которое обеспечило по сравнению с другими вариантами опыта увеличение прибыли на 1244-2492 руб. и уровня рентабельности производства на 6,2—12,5 %.

ПРЕДЛОЖЕНИЯ ПРОИЗВОДСТВУ

При возделывании зимующего гороха на чернозёме выщелоченном со средней обеспеченностью нитратным азотом, подвижным фосфором и обменным калием в зоне неустойчивого увлажнения Ставропольской возвышенности рекомендуется оптимальная доза допосевного внесения минеральных удобрений М60Р60К60, как обеспечивающая получение 2,6 т/'га высокобелкового зерна и максимальный экономический эффект.

СПИСОК РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

Публикации в изданиях, рекомендованных ВАК Министерства образования и науки РФ

1. Воскобойников, А. В. Продуктивность зимующего гороха в зависимости от минеральных удобрений на чернозёме выщелоченном / А. В. Воскобойников, И. О. Лысенко, В. В. Агеев // Агрохимический вестник. - 2012. - № 2. - С. 32-33.

2. Воскобойников, А. В. Отзывчивость зимующего гороха на виды и сочетания минеральных удобрений на чернозёме выщелоченном / А. В. Воскобойников, А. II. Есаулко, С. А. Коростылёв, В. И. Радченко // Современные проблемы науки и образования. - 2012. - № 6 (Режим доступа: ЬПр://ту\у.5аепсе-ес1иса1юп. ги/106-7589 Элект. журнал).

3. Есаулко, А. Н. Влияние погодных условий на эффективность минеральных удобрений в посевах зимующего гороха на опытной станции Ставропольского государственного аграрного университета / А. I I. Есаулко, А. В. Воскобойников, А. Ю. Фурсова // Вестник АПК Ставрополья. - 2012. -№ 4(8). - С. 25-27.

Публикации в других изданиях:

4. Есаулко, А. Н. Влияние видов и сочетаний минеральных удобрений на урожайность зерна зимующего гороха на чернозёме выщелоченном / А. Н. Есаулко, А. В. Воскобойников, А. Ю. Фурсова // Современные ресурсосберегающие инновационные технологии возделывания сельскохозяйственных культур в Северо-Кавказском федеральном округе : материалы 75-й научно-практической конференции (г. Ставрополь, 22-30 марта 2011 года). - Ставрополь : Параграф, 2011.-С. 62-64.

5. Есаулко, А. Н. Влияние видов и сочетаний минеральных удобрений на урожайность зерна зимующего гороха на черноземе выщелоченном / А. Н. Есаулко, А. В. Воскобойников, А. Ю. Фурсова // Значение и перспективы агрохимических исследований в повышении продуктивности земледелия : материалы научной конференции, посвященной 100-летию со дня рождения профессора Г. Л. Мокриевича. 27-28 сентября. - пос. Персиановский : Изд-во Донского ГАУ, 2011. - С. 42-45.

6. Есаулко, А. Н. Оптимизация минерального питания зимующего гороха на черноземе выщелоченном / А. Н. Есаулко, А. В. Воскобойников, А. Ю. Фурсова, Н. В. Петренко // Современные ресурсосберегающие инновационные технологии возделывания сельскохозяйственных культур в Северо-Кавказском федеральном округе : материалы 76-й научно-практической конференции (г. Ставрополь, 10-20 апреля 2012 года). - Ставрополь : Параграф, 2012. - С. 53-55.

7. Есаулко, А. Н. Опыт возделывания зимующего гороха на черноземе выщелоченном и роль минеральных удобрений в стабилизации урожайности культуры / А. Н. Есаулко, А. В. Воскобойников, А. Ю. Фурсова, Е. А. Устименко, Е. А. Марьина // Современные ресурсосберегающие инновационные технологии возделывания сельскохозяйственных культур в Северо-Кавказском федеральном округе. - Ставрополь : Параграф, 2013. - С. 28-30.

Подписано в печать 14.11.2013. Формат 60x84 '/ . Гарнитура «Тайме». Бумага офсетная. Печать офсетная. Усл. печ. л. 1,0. Тираж 100. Заказ №531.

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

Текст научной работыДиссертация по сельскому хозяйству, кандидата сельскохозяйственных наук, Воскобойников, Александр Владимирович, Ставрополь

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ СТАВРОПОЛЬСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АГРАРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

ВОСКОБОЙНИКОВ АЛЕКСАНДР ВЛАДИМг.. ,

ВЛИЯНИЕ РАЗЛИЧНЫХ ВИДОВ И СОЧЕТАНИЙ МИНЕРАЛЬНЫХ УДОБРЕНИЙ НА ФОРМИРОВАНИЕ УРОЖАЯ ЗЕРНА ЗИМУЮЩЕГО ГОРОХА НА ЧЕРНОЗЁМЕ ВЫЩЕЛОЧЕННОМ В ЗОНЕ НЕУСТОЙЧИВОГО УВЛАЖНЕНИЯ СТАВРОПОЛЬСКОГО КРАЯ

На правах рукописи

06.01.04 - агрохимия

ДИССЕРТАЦИЯ на соискание учёной степени кандидата сельскохозяйственных наук

Научный руководитель:

доктор сельскохозяйственных наук,

профессор Есаулко А. Н.

Ставрополь - 2013

/

СОДЕРЖАНИЕ

Введение 4

1. Обзор литературных источников 10

1.1. Биологические особенности развития гороха 10

1.2. Особенности питания и реакция культуры на удобрения 18

1.3. Влияние удобрений на урожайность и качество зерна гороха 29

2. Место, условия и методика проведения опыта 39 2. ]. Почвенно-климатические условия 39 2.1.1 Агрохимическая характеристика почвенного покрова 39 2.1.2. Климат 40

2.2. Объект исследования и схема опыта 43

2.3. Методы, методики полевых и лабораторных исследований 46

2.4. Погодные условия в годы проведения исследований 47

2.5. Основные агротехнические приёмы при возделывании зимующего гороха в опыте

3. Влияние видов и сочетания минеральных удобрений на динамику

агрохимических показателей чернозема выщелоченного

3.1. Динамика продуктивной влаги 61

3.2. Реакция почвенного раствора 65

3.3. Динамика минерального азота 68

3.4. Динамика подвижного фосфора 71

3.5. Динамика обменного калия 74

3.6. Динамика подвижных форм цинка и меди 76 4. Влияние видов и сочетания минеральных удобрений на рост и

86

развитие растений зимующего гороха

4.1. Динамика густоты стояния растений 86

4.2. Динамика накопления сухой биомассы 90

4.3. Влияние минеральных удобрений на образование клубеньков 94

4.4. Динамика элементов питания в растениях зимующего гороха 98 4.4.1. Содержание азота 98

4.4.2. Содержание фосфора 101

4.4.3. Содержание калия 104 4.5.Влияние видов и сочетаний минеральных удобрений на

! 07

продуктивность зимующего гороха

4.5.1. Формирование структуры урожая 107

4.5.2.Урожайность зерна 110

4.5.3.Биохимический состав зерна 1 14 5. Экономическая эффективность производства зерна зимующего гороха в зависимости от влияния видов и сочетания минеральных 1 1 7 удобрений

Выводы 120

Предложения производству 123

Список использованной литературы 124

Приложения 141

ВВЕДЕНИЕ

В большинстве стран мира зернобобовые культуры, такие, как горох, соя, люпин, фасоль, являются основными источниками растительного белка, в связи, с чем все большее значение в мировом сельском хозяйстве приобретает возделывание зернобобовых культур.

Из всех сельскохозяйственных культур, возделываемых в зоне умеренного климата, ведущим является горох. Наибольшие его посевные площади расположены на территории Российской Федерации - до 35 % от мировых посевов, на Украине - до 20 %, в Китае и Индии - до 25 %. В странах Европы с интенсификацией производства, внедрением селекционных достижений культуры достигает 4,0—5,0 т/га, ч то, несмотря на сокращение посевных площадей, повышает общий сбор зерна (Gladstones Y. S., 1998; Clement S. L., McPhee К. E., Elberson L. R., Evans M. A. , 1999; Подобед Л. И., 2011).

Горох - культура многостороннего использования, для продовольственных целей в виде зрелых семян, в свежем или консервированном виде. Для обеспечения сбалансированного питания населения России необходимо производить 1 т зерна на человека. Огромно кормовое значение культуры - производство концентрированных и зеленых кормов, силоса, сенажа и сена, что позволяет значительно сократить расход кормов, увеличить выход животноводческой продукции и этим снизить ее себестоимость (Зотиков В. Н., 2008).

Помимо выше перечисленных биологических особенностей гороха, необоснованно забываются уникальные способности культуры, к которым относятся быстрота роста вегетативной массы и способность зимовать в условиях субтропиков и южных районов Северного Кавказа, и то, что при выращивании гороха его экономический потенциал не ограничивается стоимостью полученного урожая, а затрагивает фундаментальные вопросы сохранения и повышения плодородия почв (Дебелый Г. А., 2009).

Актуальность. Рост цен на минеральные удобрения, кризис с применением органических ставит бобовые в разряд первостепенных культур, которые являются фактором биологической интенсификации сельскохозяйственного производства и выступают как средообразующие культуры в севообороте, способствующие повышению коэффициента использования органических удобрений последующими культурами, а также являются фактором рационального и научно обоснованного использования потенциала почвы. Горох способен использовать труднорастворимые и малодоступные для других сельскохозяйственных культур минеральные соединения не только из пахотного, но и подпахотного слоя. В результате азотфиксации горох как предшественник в почве оставляет после себя до 1,0 ц/га связанного азота.

Проследив динамику производства бобовых культур, можно отметить определённую нестабильность в производстве зерна гороха не только в Ставропольском крае, но и в целом по России. Так, до распада Советского Союза, при плановом ведении экономики, посевная площадь, занятая горохом в России, составляла около 3,3 млн га, а валовой сбор в объёме 3,9 млн т, обеспечивал половину потребности населения страны в растительном белке. В настоящее время посевная площадь культуры в Российской Федерации составляет порядка 1 млн 100 тыс. га, а валовой не обеспечивает и 25 % от необходимого количества растительного белка. Горох - основная зернобобовая культура в Ставропольском крае.

Сокращение площадей не связано с конкурентоспособностью культуры и снижением спроса на готовую продукцию, основная причина - снижение численности поголовья скота. Тем не менее горох в пищевом и кормовом варианте ценен сейчас как никогда, а ситуация постепенно начинает исправляться, что объясняется внедрением в сельскохозяйственное производство новых, прямостоячих, полубезлистных сортов с достаточно высокой потенциальной продуктивностью до 5,0 т/га.

Главной проблемой при возделывании культуры гороха, которая в большей степени является её биологической особенностью, состоит в том,

что рассматриваемая зернобобовая культура не выдерживает очень высоких температур и у неё повышены требования к продуктивной влаге на образование единицы продукции, что пока не решается на современном уровне селекции. Поэтому даже при переходе на прямостоячие сорта, с меньшим коэффициентом водопотребления на единицу готовой продукции, яровых форм гороха, проблема до конца не исчерпана. Так, в зоне рискованного земледелия Ставропольского края в засушливые годы с повышенным температурным режимом получить продуктивность культуры более 1,5 т/га весьма затруднительно, при том, что вероятность таких погодных условий возрастает с систематической периодичностью и подтверждается данными метрологических наблюдений.

В последние 5 лет в связи с изменением погодных условий (устойчивый снежный покров на фоне равномерных более высоких температур в зимний период, условия увлажнения) приобрели былую актуальность исследования в развитии и возделывании современных сортов зимующего гороха, которые вызывают у сельхозпроизводителей определенный интерес. С начала 90-х селекционерами юга России создано более 10 сортов такой разновидности, к ним о тносятся сорт двуручка Легион, зимующие сорта - Спутник, Орфей, Валентин, Агрий, Фаэтон. В наших исследованиях мы изучали сорт Фаэтон, который может возделываться как в зерновом, так и в кормовом направлении, потенциальная продуктивность при использовании на зерно, заявленная селекционерами, составляет 4,5 т/га, а на зелёный корм до 100 т/а (Подобед Л. И., 201 1).

По мнению Л. И. Подобед (2011): «Зимующий горох - настоящая находка для хлебороба в южной засушливой степи». Наблюдения установили высокую устойчивость зимующих форм гороха к осыпанию, а урожайность на опытных участках была на уровне 3,0 т/га, что доказало перспективность возделывания зимующей формы гороха.

Достигнутый уровень урожайности культуры в Ставропольском крае далеко не исчерпывает потенциальных возможностей районированных

сортов в регионе. В то же время создание оптимальных условий для питания зимующего гороха является одним из факторов мобилизации продуктивности культуры. Практически не изучено влияние удобрений на продуктивность зимующего гороха при ее возделывании в умеренно влажной зоне Ставропольской возвышенности. Как следствие - отсутствуют научные данные по практическому применению систем удобрений под зимующую культуру применительно к условиям Ставропольского края.

В связи с этим представленная диссертационная работа посвящена изучению влияния различных видов и сочетаний минеральных удобрений на формирование урожая зерна зимующего гороха на чернозёме выщелоченном в зоне неустойчивого увлажнения Ставропольского края.

Цели и задачи исследований. Цель исследований заключалась в изучении влияния видов и сочетания минеральных удобрений на урожайность зерна зимующего гороха на черноземе выщелоченном. Для достижения поставленной цели необходимо было решение следующих задач:

- изучить влияние видов и сочетания минеральных удобрений на динамику агрохимических показателей чернозёма выщелоченного;

- установить влияние изучаемых фонов питания на рост и развитие растений;

- определить продуктивность и биохимический состав зерна зимующего гороха в зависимости от изучаемых приемов;

- дать экономическую оценку эффективности возделывания культуры в связи с применением видов и сочетаний минеральных удобрений.

Научная новизна. Впервые на чернозёме выщелоченном Ставропольской возвышенности изучено влияние различных видов и сочетаний минеральных удобрений на агрохимические показатели почвенного плодородия и продуктивность зимующего гороха. Экономически обосновано производство зерна зимующего гороха в зависимости от влияния видов и сочетания минеральных удобрений в зоне неустойчивого увлажнения.

Достоверность полученных результатов подтверждается большим количеством наблюдений и учетов в лабораторных и полевых опытах, критериями статистической обработки результатов исследований и положительными результатами при внедрении.

Основные положения, выносимые на защиту:

- внесение видов и сочетаний минеральных удобрений изменяет содержание в 0-20 см слое почвы минерального азота, подвижного фосфора и обменного калия, но не влияет на динамику направленности процесса в течение вегетации зимующего гороха;

- динамика содержания макроэлементов в растениях зимующего гороха изменяется в зависимости от фазы развития культуры, условий увлажнения и обеспеченности элементами питания;

- погодные условия и уровень минерального питания предопределяют продуктивность культуры и влекут за собой изменение структурных и биохимических показателей зимующего гороха;

- экономическая эффективность применения минеральных удобрений под зимующий горох зависит от их видов, сочетаний и уровня продуктивности культуры.

Практическая значимость:получены экспериментальные данные, позволяющие рекомендовать производству внесение видов и сочетаний минеральных удобрений под зимующий горох на черноземе выщелоченном в зоне неустойчивого увлажнения; определено оптимальное сочетание видов минеральных удобрений, вносимых до посева, обеспечивающее максимальную агротехническую и экономическую эффективность.

Реализация результатов исследований. Результаты исследований апробированы в ЗАО «Красная Заря в условиях СПК КООПХОЗ «ПРОГРЕСС» Новоалександровского района и ООО «Раздолье» Шпаковского района на общей площади 450 га. Рекомендованные сочетания минеральных удобрений (НзоРбо и НзоРбоКбо) используются в технологии возделывания зимующего гороха в хозяйствах, увеличивая урожайность культуры на 0,53-0,71 т/га, а прибыль - на 1,1-3,3 тыс. руб.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы доложены и обсуждены на научно-практических конференциях Ставропольского государственного аграрного университета (2011-2012 гг.) и научной конференции Донского ГАУ (2011 г.)

Публикация результатов исследований: по материалам диссертации опубликованы 7 работ, в том числе 3 статьи в журналах, входящих в перечень ВАК РФ.

Структура и объём работы: диссертация состоит из введения, пяти глав, выводов и предложений производству, списка использованной литературы и приложений. Работа изложена на 141 странице машинописного текста, включает 12 таблиц, 10 рисунков, 52 приложения. Список использованной литературы включает 119 источников, из них 16 -зарубежных авторов.

Автор выражает свою глубокую признательность коллективу кафедры агрохимии и физиологии растений, профессору В. В. Агееву, доцентам О. Ю. Лобанковой, Л. С. Горбатко, М. С. Сигида, С. А. Коростылеву, ассистентам Е. В. Голосному, А. Ю. Фурсовой, Е. А. Устименко, аспирантам Т. С. Айсанову, А. П. Гринько, Е. А. Гресовой за полученные в процессе выполнения работы консультации и советы.

Особая признательность — научному руководителю, доктору сельскохозяйственных наук, профессору Александру Николаевичу Есаулко за его непосредственное участие в разработке программы-методики, обсуждении полученных результатов и получении результатов научных исследований.

1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРНЫХ ИСТОЧНИКОВ

1Л. Биологические особенности развития гороха

Горох - Р^итзайуит (семейство ЕаЬасеае) - одна из наиболее древних культур, о чем свидетельствуют многочисленные археологические раскопки. Его зерно наряду с пшеницей, ячменем и просом использовали 20 тыс. лет назад (Гатаулина Г. Г., 1997).

Горох - культура умеренного климата, распространен как в Северном, так и Южном полушариях земли. В Северном полушарии южная граница культуры гороха проходит по северу Африки, Ирану, Ираку, Северной Индии, югу Сибири и северу Японии, а в Америке по югу США. На севере его ареал приближается к полярной границе возделывания сельскохозяйственных культур. В Скандинавии он доходит до 67°с.ш., далее граница его ареала постепенно спускается: в Карелии до 65°, на Урале и в Западной Сибири до 60°, в Восточной Сибири до 55", на Дальнем Востоке до 45°, а в Канаде возделывается примерно до 50°с. ш. В Тибете горох возделывается на высоте 4570 м над уровнем моря, Перу - 3900 м, в Колумбии - 3600 м, на Памире - 3500 м, в Мексике - 3150 м, в Эфиопии -3200 м, в Дагестане - 2420 м, в западной части Кавказа - 2000 м. В южном полушарии он возделывается в умеренной зоне Австралии и Аргентины (Шпаар Д., 2000; Шеуджен А. X., 2012).

На его долю в Российской Федерации приходится 86 % площади посевов зернобобовых культур. Наибольшие площади под горохом находятся в Поволжском, Центрально-Черноземном, Северо-Кавказском, Уральском, Западно-Сибирском, Волго-Вятском, Восточно-Сибирском и Центральном экономических районах (Шеуджен А. X., 2012; Васин А. В., 2006).

Горох — основная зернобобовая культура в Ставропольском крае, которая обладает высокими пищевыми достоинствами, улучшает плодородие почвы, обогащает ее азотом и способствует росту урожайности последующих культур (Демкин А. В., 2008).

Зимующие формы гороха (PisumSativum), семейство бобовых (Fabaceae), относятся к азиатскому подвиду (Sap. asiaticum). Вид посевного гороха делят на 3 подвида: азиатский (asiaticum), закавказский (transaucasicum) и обыкновенный (sativum). К последнему относятся все селекционные сорта (Гатаулина Г. Г., 1997).

Возделываемые в стране зимостойкие формы гороха на корм скоту выведены из подвида гороха полевого - пелюшка, а также путем скрещивания посевного и полевого гороха. В нашей стране работы по подвиду и использованию зимостойких форм гороха были начаты в 1926— 1928 гг. в Закавказье и Средней Азии (Голодковский В. Л., 1934; Водя-нова О. С., 1967; Гатаулина Г. Г., 1997).

Зимующий горох имеет довольно высокую потенциальную урожайность и выращивается ради получения надземной массы, которую можно использовать на зеленый корм, сено, сенаж и силос. По пи тательной ценности корма из зимующего гороха не уступают кормам из других бобовых культур. Так, в 100 кг зеленой массы зимующего гороха содержится 18 к. ед. и 2,8 кг переваримого протеина (Цвиринько Г., 2012).

По данным Э. И. Панова (1970), зимующий горох высоко цени тся за то, что он быстро наращивает зеленую массу весной в первый период роста до цветения, используя тепло осенне-зимнего и ранневесеннего периодов.

Важнейший, но далеко не использованный резерв в ликвидации дефицита белка — зимующий кормовой горох. Ареал возделывания этой культуры сравнительно большой. Его можно выращивать не только на юге края, но и в его центральном и предгорном районах, где зимой температура на поверхности почвы достигает - 20 °С, а в глубину земля промерзает на 3540 см (Г. Цвир�