Удобрений в зернопаропропашном севообороте лесостепи цчр
| Вид материала | Автореферат |
- Влияние новых гербицидов на засоренность посевов и продуктивность продовольственной, 512.21kb.
- Календарный план применения удобрений Определение потребного количества минеральных, 1367.7kb.
- План размещения удобрений по способу внесения. 15 План внесения органических и минеральных, 547.17kb.
- Технология переработки сапропеля и навоза в удобрения и биогаз. Реактор «фермер» Содержание, 297.46kb.
- Методические рекомендации применения удобрений по интенсивной технологии, 226.3kb.
- Андрей Гурьев, президент некоммерческой Ассоциации производителей удобрений, член Совета, 102.07kb.
- Ользовании могут стать практически неиссякаемым источником сырья для производства качественно, 47.03kb.
- Рекомендации по выполнению заданий и их оценка, 81.28kb.
- Агроэкологическое обоснование систем применения удобрений в севооборотах на дерново-подзолистых, 1334.17kb.
- Удобрения в интенсивном растениеводстве, 232.4kb.
Физико-химические свойства почвы, прогноз кислотности
Величина почвенной кислотности в значительной мере оказывает воздействие на содержание и подвижность макро- и микроэлементов в почве, активность почвенных ферментов (Д. Шпаар, М.Д. Сушков, 1996; Н.А. Протасова, Н.С. Горбунова, 2006; Д.Г. Звягинцев, И.В. Асеева, И.П. Бабьева 1980).
От момента закладки опыта к 8 ротации гидролитическая кислотность снижалась при выращивании культур без удобрений и повышалась при внесении под сахарную свёклу N90-135P120-180K90-135 + 25 т/га навоза
Установлено, что в почве под сахарной свеклой к 8 ротации гидролитическая кислотность на удобренных вариантах возросла на 31,8-45,2 % в слое 0-40 см, в наибольшей степени при внесении N150P150K150 + 50 т/га навоза и N190P190K190. Величина кислотности водной вытяжки снижалась на 0,3-0,7 единиц pH. При применении N45P60K45 + 50 т/га навоза в пару данный показатель возрастал на 0,3 единицы. Обменная кислотность снижалась при внесении N90P120K90 + 25 т/га навоза в пару, N135P180K135 + 25 т/га навоза в пару, N190P190K190 N150P150K150 + 50 т/га навоза на 0,3-1,0 единиц в слое 0-40 см. Величина данного показателя на фоне N45P60K45 + 50 т/га навоза в пар повышалась в слое 20-40 см на 0,3 единицы. Степень насыщенности основаниями имела тенденцию к снижению на 5-6 % на фоне N190P190K190 и N150P150K150 + 50 т/га навоза в пар.
| Таблица 5 - | Прогноз гидролитической кислотности при различных уровнях удобренности | | ||
| Варианты | Уравнение линейной регрессии | R | ||
| Без удобрений | Y = 3,00 + 0,029 X | 0,551 | ||
| N45P60K45 + 25 т/га навоза | Y = 3,31 + 0,091 X | 0,810 | ||
| N90P120K90 + 25 т/га навоза | Y = 3,74 + 0,312 X | 0,670 | ||
| N135P180K135 + 25 т/га навоза | Y = 3,60 + 0,072 X | 0,780 | ||
| N45P60K45 + 50 т/га навоза | Y = 2,63 + 0,070 X | 0,755 | ||
Х – число лет от момента исследований (2005 г.)
Согласно прогнозу изменения гидролитической кислотности установлено, что максимальная скорость увеличения Hг будет наблюдаться при внесении N90P120K90 + 25 т/га навоза в пару и N45P60K45 + 25 т/га навоза в пару (табл. 5). Минимальный рост Hг будет наблюдаться при внесении N45P60K45 + 50 т/га навоза в пару и в почве без удобрений.
Таким образом, применение N135P180K135 + 25 т/га навоза и N45P60K45 + 25 т/га навоза способствовало максимальному росту кислотности почвы, который будет продолжаться и в будущем.
Агрегатный, гранулометрический и минералогический состав почвы
Изменение гранулометрического состава под действием удобрений выразилось в уменьшении количества ила и крупной пыли и увеличении фракции средней пыли в слое 30-45 см. Высокая доза минеральных удобрений содействовала значительному увеличению количества мелкого песка и снижению – ила, а внесение N45P60K45 + 50 т/га навоза в пару – увеличению содержания средней пыли и разных фракций песка. Способность почвы к структурообразованию возрастала при внесении N135-150P150-180K135-150 + 25-50 т/га навоза в пару.
Содержание фракции 0,25-1,0 мм под влиянием удобрений в обоих слоях почвы возросло, особенно при удобрении N45P60K45 + 50 т/га навоза в пару. Наметилась тенденция к снижению фракций 0,01-0,05 и 0,05-0,0001 мм, особенно при внесении 25-50 т/га навоза в пару. Отмечалось некоторое увеличение агрегатов размером 0,001-0,005 мм и снижение количества самых мелких агрегатов (менее 0,0001 мм). При этом снизился коэффициент дисперсности по Качинскому.
Таким образом, анализ агрегатного состава почвы опытного участка выявил увеличение количества микроагрегатов размера 1-0,25 мм и снижения количества более мелких фракций. Агрегаты почвы становятся менее дисперсными. Наибольшее влияние на микроагретатный состав оказало применение навоза.
В почве стационарного опыта в слое 0-20 см отмечалась тенденция к снижению суммы каолинита и хлорита при внесении N135P180K135 + 25 т/га навоза в пару, N150P150K150 + 50 т/га навоза и N190P190K190, а в слое 20-40 см – повышение их содержания на 10,0-70,0 %, особенно при применении N190P190K190 и N150P150K150 + 50 т/га навоза. Имелась тенденция к росту количества гидрослюд при использовании N90P120K90 + 25 т/га навоза в пару в слое 0-20 см и N150P150K150 + 50 т/га навоза – в слое 20-40 см. Снизилось содержание смешаннослойных образований, как в слое 0-20, так и 20-40 см на 13,9-26,1 % и 6,0-67,2 % соответственно, кроме почвы с применением N150P150K150 + 50 т/га навоза и N190P190K190, где имелась тенденция к росту данного показателя.
Таким образом, под влиянием длительного применения удобрений происходило перераспределение минералогического состава в сторону увеличения гидрослюд и группы каолинит + хлорит и снижения смешаннослойных образований, что содействует увеличению поглощающей способности почвы. В слое 20-40 см изменения минералогического состава были более выраженными, чем в слое 0-20 см.
Биохимическая активность
С помощью ферментов осуществляются процессы разложения растительных остатков, синтез новых органических соединений и катализ многих почвенных химических реакций (Х.Ф. Хазиев, 1982). Параметры биохимической активности почвы (ФАП) являются критерием оценки антропогенной нагрузки на почву и тест-показателем нуждаемости почвы в удобрениях (Т.С. Демкина, Н.Д. Ананьева, 1997; Т.А. Девятова, 2006).
Повышение величины уреазной активности на 17,4-26,9 % в слое почвы 0-20 см указывает на значительное воздействие на неё удобрений, вносимых в дозах N190P190K190 и N45P45K45 + 50 т/га навоза (табл. 6). Выявлено, что применение доз N90P120K90 и выше, а также N45P60K45 + 50 т/га навоза обусловило увеличение активности протеазы на 23,2-54,2 % в слое 0-20 см. В этом же слое наибольшее количество нитратредуктазы выделено при внесении N45P60K45 + 25-50 т/га навоза в пару и N90-135P120-180K90-135 + 25 т/га навоза в пару. Изучение фосфатазной активности выявило уменьшение количества фермента, особенно при использовании N135P180K135 + 25 т/га навоза и N45P60K45 + 50 т/га навоза в пару (на 65,7 - 105,1 %). Не было отмечено усиление инвертазной активности в почве исследованных вариантов. Наблюдалась тенденция к повышению её только при внесении N190P190K190. Активность фермента каталазы возросла на 7,9-21,4 %.
| Таблица 6 - | Биохимическая активность чернозема выщелоченного, слой 0-20 см | | |||||||
| Варианты | Целлюлозоразалагающая активность, % | Уреаза, мгNH3+/1 г почвы/24 ч | Протеаза мг глицина на 1 г почвы/24 ч, | Нитратредуктаза мг NO3 - на 10 г почвы в сутки, | Фосфатаза мг Р2О5/10 г почвы/1час | Инвертаза мг глюкозы/1г почвы/24ч | Каталаза мл О2 /1 г почвы/ 1 мин | ||
| Без удобрений | 12,4 | 0,56 | 0,21 | 0,13 | 0,26 | 28,4 | 1,15 | ||
| N45P60K45 + 25 т/га навоза | 13,6 | 0,68 | 0,24 | 0,16 | 0,28 | 29,3 | 1,41 | ||
| N90P120K90 + 25 т/га навоза | 11,4 | 0,61 | 0,22 | 0,12 | 0,17 | 28,3 | 1,12 | ||
| N135P180K135 + 25 т/га навоза | 16,4 | 0,50 | 0,23 | 0,14 | 0,15 | 28,4 | 1,18 | ||
| N190P190K190 | 36,4 | 0,66 | 0,31 | 0,12 | 0,21 | 30,4 | 1,24 | ||
| НСР05 | 1,6 | 0,05 | 0,02 | 0,01 | 0,01 | - | 0,09 | ||
Наибольший пророст длины корешков тест-культуры (на почве без крахмала) в начале вегетации был при применении N135P180K135 + 25 т/га навоза и N45P60K45 + 50 т/га навоза в пару, а на фоне индуцированного микробного сообщества (ИМС) – при внесении N45-135P60-180K45-135 + 25 т/га навоза (+19,6-30,4 % к контролю) (табл. 7).
К периоду уборки урожая длина корней стала меньше на 22,9-65,8 %, в наибольшей мере – при внесении N135P180K135 + 25 т/га навоза в пару и в почве без применения удобрений, что свидетельствует о возросшей фитотоксичности. Более длинные корешки (на почве без крахмала) были при внесении N45P45K45 + 25 т/га навоза, N90P90K90 + 25 т/га навоза и N190P190K190. При ИМС длина корешка в этот период при использовании минеральной системы снизилась на 15,4 %, другие дозы не влияли на изменение данного показателя.
| Таблица 7 - | Влияние различных доз удобрений на длину корешка тест-культуры, мм, 2006-2008 гг. | |||
| Варианты | Июнь | Сентябрь | ||
| Без крахмала | ИМС | Без крахмала | ИМС | |
| Без удобрений | 2,20 | 2,3 | 1,7 | 2,25 |
| N45P60K45 + 25 т/га навоза | 2,35 | 3,0 | 1,95 | 2,25 |
| N90P120K90 + 25 т/га навоза | 2,15 | 2,75 | 1,75 | 2,30 |
| N135P180K135 + 25 т/га навоза | 3,15 | 2,85 | 1,90 | 2,20 |
| N45P60K45 + 50 т/га навоза | 2,55 | 2,65 | 1,80 | 2,35 |
| N190P190K190 | 2,40 | 2,0 | 1,90 | 1,95 |
| НСР05 | 0,18 | 0,17 | 0,13 | 0,15 |
Таким образом, в начале периода вегетации удобрения содействовали увеличению длины корешка, особенно с использованием N135P180K135 + 25 т/га навоза и N45P60K45 + 50 т/га навоза, а перед уборкой урожая – в меньшей степени, на фоне ИМС отмечалось ингибирование. Длина корешка тест-культуры, выращенной на почве, отобранной в начале вегетации, равная 2,0-2,4 мм прогнозирует низкую урожайность корнеплодов 22,0-29,0 т/га, 2,4-2,7 мм – на уровне 30,0-40,0 т/га, 2,8-3,5 мм – 40,0-45,0 т/га.
Микроэлементный состав
Сахарная свекла потребляет много кальция, магния, серы, железа, бора, марганца, молибдена, кобальта, йода, цинка, меди для создания урожая листьев и корнеплодов (В.Н. Ефимов, И.Н. Донских, В.П. Царенко, 2003).
Исследование подвижности тяжелых металлов выявило, что только при внесении высоких доз удобрений (N135P180K135 + 25 т/га навоза, N190P190K190) подвижность цинка увеличивалась на 9,3-12,7 % (табл. 9). Рост подвижности кобальта отмечался на 14,1-14,5 % при применении N90-135P120-180K90-135 + 25 т/га навоза. Внесение N45P60K45 + 25 т/га навоза и N90P120K90 + 25 т/га навоза и N45P60K45 + 50 т/га навоза приводило к некоторому снижению подвижности марганца. Таким образом, длительно применяемые удобрения способствовали повышению подвижности цинка и кобальта на 9,3-12,7 % и 14,1-14,5 % соответственно, но практически не привели к изменению подвижности марганца.
| Таблица 8 - | Содержание и подвижность микроэлементов в почве стационарного опыта, слой 0-20 см | |||||||||
| Варианты | Содержание в почве, мг/кг почвы | Подвижность, % | | |||||||
| Zn | Cu | As | Mo | B | Zn | Co | Mn | | ||
| Без удобрений | 0,68 | 0,32 | 0,645 | 0,125 | 0,76 | 11,8 | 5,85 | 18,1 | | |
| N45P60K45 + 25 т/га навоза | 0,82 | 0,43 | 0,630 | 0,150 | 0,80 | 10,3 | 5,71 | 17,3 | | |
| N90P120K90 + 25 т/га навоза | 0,84 | 0,55 | 0,650 | 0,250 | 0,58 | 12,3 | 6,68 | 17,45 | | |
| N135P180K135 + 25 т/га навоза | 0,85 | 0,60 | 0,645 | 0,265 | 0,60 | 13,3 | 6,70 | 17,75 | | |
| N45P60K45 + 50 т/га навоза | 0,95 | 0,54 | 0,815 | 0,45 | 1,00 | 12,2 | 5,60 | 17,4 | | |
| N190P190K190 | 1,00 | 0,67 | 0,790 | 0,40 | 1,11 | 12,9 | 5,85 | 18,8 | | |
| НСР05 | 0,16 | 0,18 | - | 0,475 | 0,76 | - | - | - | | |
| ПДК | 23,0 | 3,0 | 10,0 | - | - | - | - | - | | |
Под влиянием удобрений количество подвижного цинка возросло на 10,2-45,1 % в слое 0-20 см, в наибольшей степени при внесении N190P190K190 и N45P60K45 + 50 т/га навоза (табл. 8). Содержание подвижной меди увеличивалось на 105,9-158,9 % в слое 0-20 см, в наибольшей степени при внесении N135P180K135 + 25 т/га навоза и N90P120K90 + 25 т/га навоза. Количество подвижного кобальта возрастало при внесении N90P120K90 + 25 т/га навоза и N190P190K190 в верхнем слое на 25,7-31,4 %. Рост содержания As при внесении N150P150K150 + 50 т/га навоза и N45P60K45 + 50 т/га навоза составил 22,4-26,3 %. Применение удобрений обусловило увеличение количества Mo – в 1,2-3,8 раза, бора – на 31,6-46,0 %, Zn – 20,6-47,0 %, Cu – 15,6-87,5 % (табл. 8). Применение удобрений создало среднюю и высокую обеспеченность почвы B и Mo, среднюю – Zn и низкую - Cu. Содержание ни одного из изученных элементов не превышало уровня ПДК.
Таким образом, длительное применение удобрений способствовало повышению подвижности Zn и Co (на 9,3-12,7 % и 14,1-14,5 % соответственно), увеличению содержания Zn, Cu, As, B и Mo, не превышая величин ПДК.
МЕТОДИКА РАСЧЕТА ДОЗ УДОБРЕНИЙ НА ПЛАНИРУЕМУЮ УРОЖАЙНОСТЬ САХАРНОЙ СВЕКЛЫ В ЦЧР (МОДИФИКАЦИЯ БАЛАНСОВОГО МЕТОДА)
Применение тукосмесей позволяет наиболее полно учитывать потребности культуры в элементах питания, обеспечивает высокую экономическую эффективность и получение запланированных урожаев (А.А. Комаров, В.В. Якушев, 2009). Потребности культуры не обеспечиваются внесением стандартной азофоски, так как культура требует гораздо больше калия, чем находится в ее составе, но гораздо меньше – фосфора (А.И. Хайруллин, 2010).
Усовершенствованная формула для расчета доз азотных удобрений балансовым методом под сахарную свеклу имеет следующий вид:
МуN = ((Х + СХ) х ВN – 30СпNКпN - НСнNКнN), х Кг х Кгм х Кэ КмN
Формула расчета фосфорных удобрений под сахарную свеклу:
МуP= ((Х + СХ) х ВP – 30СпPКпP - НСнPКнP - Д МПКМПP), х Кгм х Кэ х КВ х КК
КмP
Формула расчета калийных удобрений под сахарную свеклу:
МуК = ((Х + СХ) х ВК – 30СпККпК - НСнККнК - Д МПКМПК) х КВ х Кгм х Кэ
КмK
Му – доза минеральных удобрений в кг/га д.в.,
Х – планируемый урожай, т/га,
С – соотношение листьев и корнеплодов в планируемом урожае,
В – вынос элемента с 1 т основной продукции с учётом побочной, кг,
Сп – содержание элемента в почве, мг/100 г,
Кп – коэффициент использования элемента из почвы,
Н – доза навоза, т/га,
Сн - содержание элемента в навозе (N – 0,5 %, P – 0,25 %, K – 0,6 %,),
ДМП – доза минеральных удобрений под предшественник,
КМП – коэффициент использования минеральных удобрений, внесенных под предшественник,
Кг - коэффициент гумусированности либо КА – коэффициент по содержание щелочногидролизуемого азота,
КВ – коэффициент длительности применения удобрений,
Кгм – коэффициент гранулометрического состава,
Кэ – коэффициент эродированности,
Кк – коэффициент кислотности,
К м - коэффициент использования элемента из минеральных удобрений.
Таким образом, для наиболее точного расчета доз удобрений с учетом почвенного плодородия и других факторов возделывания сахарной свеклы необходимо применять различные коэффициенты выноса элементов питания, учитывать в структуре будущего урожая соотношение листьев и корнеплодов, использовать уточненные коэффициенты потребления элементов питания из почв и удобрений, брать в расчет содержание гумуса в почве, её гранулометрический состав, эродированность. Необходимо учитывать длительность применения удобрений, их количество, внесенное под предшественник, кислотность почвы. Применение уточненной формулы позволит наиболее полно учитывать потребности свекловичного растения в элементах питания, даст экономию фосфорных удобрений до 90 %, азотных удобрений – до 60 %, калийных – до 80 %, что в денежном выражении составит 3,0-18,2 тыс. руб./га (в ценах 2007 г). Внесение расчетных доз способствует сохранению почвенного плодородия и получению запланированных урожаев сахарной свеклы (40,0-60,0 т/га) и 3,5-4,0 т/га зерна в последействии.
ПРОДУКТИВНОСТЬ СЕВООБОРОТА, ПРОГНОЗ УРОЖАЙНОСТИ КУЛЬТУР ПРИ ДЛИТЕЛЬНОМ ВНЕСЕНИИ УДОБРЕНИЙ
Урожайность культур – основной показатель, характеризующий уровень плодородия почвы, условия произрастания, а также эффективность применения тех или иных приемов агротехники (Г.И. Уваров, Н.В. Журавлева, 2007). Сахарная свекла относится к культурам интенсивного типа, то есть хорошо отзывается на оптимизацию технологических процессов и обладает огромным биологическим потенциалом (В.М. Воронин, Н.В. Щеглов, 2006).
1 2 3 4 5 6 7 8
Рисунок 4 - Динамика урожайности корнеплодов
сахарной свеклы в 1-8 ротациях, 1936-2008 гг., звено с черным паром
По данным наших исследований, с 1 по 3 ротацию севооборота при проведении опыта отмечался рост урожайности корнеплодов как на удобренном, так и неудобренном вариантах (рис. 4). При этом прибавки были невысокими (1,8-6,3 т/га). В 4-6 ротациях отмечалось постепенное повышение данного показателя, урожайность несколько снизилась в 7 ротации, в 8 ротации наметился рост. Прибавки относительно контроля в 3-6 ротации составили 3,1-11,5 т/га, в 7 ротации – 2,8-8,3, в 8 ротации – 9,1-15,9 т/га. Наибольшее воздействие на урожайность оказало в начале ведения опыта применение N45P60K45 + 50 т/га навоза и N135P180K135 + 25 т/га навоза (прибавка 2,0-6,3 т/га), в 3-6 ротациях N135P180K135 + 25 т/га навоза и N90P120K90 + 25 т/га навоза (7,8-11,5 т/га), в 8 ротации - N135P180K135 + 25 т/га навоза, N90P60K45 + 25 т/га навоза и N120P120K120 + 50 т/га навоза в пару (12,8-15,9 т/га).
К 8 ротации в звене с черным паром наибольший уровень урожайности был получен при внесении N135P180K135 + 25 т/га навоза, N120P120K120 + 50 т/га навоза и N190P190K190 в звене с черным паром и при N45P60K45 + 50 т/га навоза, N190P190K190 и N90P120K90 + 25 т/га навоза (табл. 9). Прибавка составила 62,0-80,3 % и 45,8-49,8 % соответственно. В обеих звеньях максимальный сбор сахара был получен при внесении N90P120K90 + 25 т/га навоза и N135P180K135 + 25 т/га навоза (6,00-6,62 т/га).
| Таблица 9 - | Продуктивность сахарной свеклы в севообороте при длительном применении удобрений в 8 ротации, т/га, 2000-2008 гг. | |||
| Варианты | Звено с черным паром | Звено с многолетними травами | ||
| Урожай-ность корнеплодов, т/га | Сбор сахара, т/га | Урожайность корнеплодов, т/га | Сбор сахара, т/га | |
| Без удобрений | 22,9 | 4,58 | 25,1 | 4,45 |
| N45P60K45 + 25 т/га навоза | 35,5 | 5,96 | 34,8 | 5,23 |
| N90P120K90 + 25 т/га навоза | 36,7 | 6,00 | 36,6 | 6,25 |
| N135P180K135 + 25 т/га навоза | 41,3 | 6,62 | 36,1 | 6,16 |
| N120P120K120 + 50 т/га навоза | 38,3 | 6,22 | 34,7 | 5,66 |
| N45P60K45 + 50 т/га навоза | 36,6 | 5,96 | 37,6 | 5,82 |
| N190P190K190 | 37,1 | 5,86 | 37,0 | 5,97 |
| НСР05 | 2,52 | 0,42 | 2,24 | 0,59 |
Урожайность озимой пшеницы как на удобренных, так и неудобренных вариантах от 1 к 8 ротациям возрастала на 34,9-53,2 %, в наибольшей степени – при внесении N20P27K20 + 2,8 т/га навоза на 1 га севооборотной площади и N30P40K30 + 2,8 т/га навоза. Рост урожайности зерна овса составил 40,6-57,4 %, максимальному росту способствовало внесение N20P27K20 + 2,8 т/га навоза и N10P13K10 + 5,6 т/га навоза на 1 га севооборотной площади. Увеличение урожайности зерна ячменя составило 38,4-76,2 %, более всего – при применении N20P27K20 + 2,8 т/га навоза, N30P40K30 + 2,8 т/га навоза, N10P13K10 + 5,6 т/га навоза. Урожайность зерна гороха от 1 к 8 ротациям снижалась на 36,1-83,2 %, минимально – при использовании N20P27K20 + 2,8 т/га навоза и N10P13K10 + 5,6 т/га навоза. Урожайность зеленой массы трав в зависимости от последействия удобрений увеличивалась на 14,2-28,4 %, в наибольшей степени – при внесении N30P40K30 + 2,8 т/га навоза, N42P42K42, N10P13K10 + 5,6 т/га навоза и N27-33P27-33K27-33 + 5,6 т/га навоза на 1 га севооборотной площади.
Таким образом, рост эффективного плодородия, обусловленный применением удобрений из расчёта N20P27K20 + 2,8 т/га навоза и N30P40K30 + 2,8 т/га навоза на 1 га севооборотной площади, способствовал увеличению урожайности зерновых культур (кроме гороха) от 1 к 8 ротации. Проявилось последействие удобрений, которые вносились под сахарную свёклу.
В 8 ротации энергетическая эффективность применения удобрений под сахарную свеклу возросла в 4,15-6,50 раза относительно 1 ротации. Коэффициент энергетической эффективности в 2000-2008 гг. был наибольшим при внесении под неё N45P60K45 + 50 т/га навоза в пару и N45P120K45 + 25 т/га навоза (соответственно 3,81 и 4,14).
| Таблица 10 - | Прогноз урожайности корнеплодов сахарной свеклы, т/га | | ||||
| Варианты | Годы | |||||
| 2020 | 2030 | 2040 | 2050 | |||
| Без удобрений | 26,2 | 24,9 | 23,6 | 22,3 | ||
| N45P60K45 + 25 т/га навоза | 31,8 | 32,3 | 32,9 | 33,5 | ||
| N90P120K90 + 25 т/га навоза | 32,1 | 33,3 | 34,5 | 35,7 | ||
| N135P180K135 + 25 т/га навоза | 35,2 | 32,2 | 37,4 | 38,5 | ||
| N45P60K45 + 50 т/га навоза | 36,9 | 35,8 | 34,8 | 33,7 | ||
Прогноз урожайности сахарной свеклы показал (при ГТК=1,0), что её прирост будет отмечаться при использовании N90P120K90 + 25 т/га навоза в пару и N135P180K135 + 25 т/га навоза, несколько меньше – при N45P60K45 + 25 т/га навоза (табл. 10). При применении N45P60K45 + 50 т/га навоза и при выращивании культуры без удобрений будет отмечаться снижение на 0,5-1,4 т/га корнеплодов за каждое десятилетие.
Продуктивность зерносвекловичного севооборота в 1-2 ротации составила 4,27- 5,13 т/га з.е. (табл. 11). Максимальной она была при насыщенности севооборота удобрениями в количестве N10P13K10 + 5,6 т/га навоза, высокой – при N30P40K30 + 2,8 т/га навоза. Увеличение продуктивности от удобрений составило 12,1-20,2 %.
Наибольшая продуктивность севооборота, оцениваемая по основной продукции, отмечалась в 8 ротации при насыщенности N42P42K42, N30P40K30 + 2,8 т/га навоза и N33P33K33 + 5,8 т/га навоза, рост её составил 22,5-36,2 %.
Выявлено, что при выращивании культур без удобрений от 1 к 8 ротации общая продуктивность севооборота снижалась на 11,3 %, при низкой дозе минеральных удобрений совместно с 25-50 т/га навоза – оставалось практически неизменной, а при применении N30P40K30 + 2,8 т/га навоза и N20P27K20 + 2,8 т/га навоза на 1 га севооборотной площади повышалась на 6,6-7,2 %.
| Таблица 11 - | Продуктивность севооборота в 1 и 8 ротациях севооборота, т/га | ||||||
| Варианты | 1 ротация | 8 ротация | |||||
| Основная продукция | Общая продукция | Окупаемость 1 кг NPK кг корнеплодов | Основная продукция | Общая продукция | Окупаемость 1 кг NPK кг корнеплодов | ||
| Без удобрений | 3,28 | 4,23 | 0 | 3,04 | 3,76 | 0 | |
| N10P13K10 + 2,8 т/га навоза | 3,53 | 4,74 | 13,6 | 3,72 | 4,75 | 44,2 | |
| N20P27K20 + 2,8 т/га навоза | 3,59 | 4,85 | 10,0 | 4,05 | 5,20 | 33,1 | |
| N30P40K30 + 2,8 т/га навоза | 3,68 | 4,98 | 7,7 | 4,14 | 5,31 | 33,4 | |
| N10P13K10 + 5,6 т/га навоза | 3,74 | 5,08 | 6,1 | 3,98 | 5,04 | 40,4 | |
Оценка основной продуктивности во времени показала, что на контроле она снизилась на 7,9 %, на вариантах со средними и высокими дозами - повысилась на 12,5-12,8 %.
Отмечен рост окупаемости 1 кг NPK прибавкой урожайности от 1 к 8 ротации в 3,2-6,6 раза (табл. 12). В стационарном опыте по внесению удобрений максимальная окупаемость 1 кг NPK удобрений (с учетом навоза) в 8 ротации отмечалась в звене с паром при насыщенности N10P13K10 + 2,8-5,6 т/га навоза. Сахарная свекла – одна из самых окупаемых культур в земледелии, наибольшая окупаемость отмечалась при использовании низких доз минеральных удобрений в сочетании 2,8-5,6 т/га (40,4-44,2 кг/кг).
Таким образом, с течением времени в связи с резким снижением естественного плодородия при выращивании культур без удобрений произошло снижение продуктивности. При внесении значительных доз минеральных удобрений, напротив, отмечался рост продуктивности. В целом, эти разнонаправленные процессы обусловили разницу в продуктивности неудобренного и удобренных вариантов до 41,3 %.
ИЗМЕНЕНИЕ ХИМИЧЕСКОГО СОСТАВА И КАЧЕСТВА ПРОДУКЦИИ ПОД ВЛИЯНИЕМ УДОБРЕНИЙ
Химический состав продукции севооборотов подвержен изменениям под действием применения агрохимикатов (Б.А. Ягодин, 1982; А.Ф. Одреховский, 1998; Н.А. Чуян, Р.Ф. Еремин, 2008).
В 8 ротации изменение химического состава сахарной свеклы, выращенной в звене с черным паром, выражалось в увеличении содержания азота на 19,6-28,2 % (относительных) в корнеплодах и на 7,5-10,5 % в листьях, фосфора – соответственно на 8,9-24,4 и 14,1-26,1 %, калия – на 13,0-23,1 % в корнеплодах. Относительно 1 ротации в растениях сахарной свеклы стало больше накапливаться фосфора и калия, а также азота – в корнеплодах. Количество NPK в зерне озимой пшеницы в звене с черным паром под воздействием внесения удобрений снижалось, азота в соломе – увеличивалось на 10,6-26,3 %.
Химический состав озимой пшеницы, выращенной в звене с многолетними травами слабо подвержен изменению от последействия удобрений, что связано с удаленностью во времени применения, как минеральных удобрений, так и навоза. Химический состав ячменя, первой культуры, идущей после удобренной минеральными удобрениями сахарной свеклы, также незначительно зависел от последействия удобрений (кроме содержания калия в соломе). В зависимости от последействия удобрений количество фосфора возросло как в зерне овса (на 5,9-29,7 %), так и в соломе (на 11,1-17,8 %), что, видимо, связано с повышением окультуренности почвы, в том числе и в связи с увеличением содержания фосфора в ней. Содержание азота и фосфора в сухой массе трав от последействия удобрений возрастало на 14,1-28,2 % и 7,9-15,8 % соответственно. Наибольший рост содержания этих элементов произошел от последействия удобрений с насыщенностью севооборота N33P33K33 + 5,6 т/га навоза, N42P42K42 и N10P13K10 + 5,6 т/га навоза азота, а также и от N27P27K27 + 5,6 т/га навоза. Количество калия возрастало на 9,5- 19,8 %, максимально – от последействия N27-33P27-33K27-33 + 5,6 т/га навоза.
| Таблица 12 - | Баланс основных элементов питания и его интенсивность в зернопаропропашном севообороте | |||||
| Вариант | N | P2O5 | K2O | |||
| Баланс, кг/га | интенсивность, % | Баланс, кг/га | интенсивность, % | Баланс, кг/га | интенсивность, % | |
| Без удобрений | -203,8 | 60,8 | -232,3 | 26,5 | -519,8 | 27,6 |
| N10P13K10 + 5,6 т/га навоза | -99,3 | 84,3 | -121,7 | 70,5 | -476,7 | 50,4 |
| N20P27K20 + 2,8 т/га навоза | -71,7 | 89,7 | -45,3 | 90,2 | -413,5 | 58,3 |
| N30P40K30 + 2,8 т/га навоза | +60,7 | 108,6 | +52,4 | 110,7 | -358,9 | 65,4 |
| N10P13K10 + 5,6 т/га навоза | +71,0 | 110,6 | -76,4 | 82,5 | -370,9 | 67,1 |
| N42P42K42 | +6,2 | 100,8 | -8,0 | 98,2 | -453,1 | 58,2 |
| N33P33K33 + 5,6 т/га навоза | +181,0 | 124,9 | +95,6 | 121,5 | -319,9 | 72,7 |
Установлено, что положительный баланс азота в почве стационарного опыта складывался при насыщенности N30P40K30 + 2,8 т/га навоза, N10P13K10 + 5,6 т/га навоза, N33P33K33 + 5,6 т/га навоза, фосфора - N30P40K30 + 2,8 т/га навоза и N33P33K33 + 5,6 т/га навоза, баланс калия на всех вариантах был отрицательным, а интенсивность – менее 100 % (табл. 12).
Внесение удобрений способствовало снижению содержания мышьяка в корнеплодах сахарной свёклы на 12,5-50,0 %, повышению содержания молибдена на 105,5-161,1 % и бора на 6,7-27,6 %. Вынос мышьяка с урожаем сахарной свеклы на удобренных вариантах возрос на 63,1-69,9 %, бора – на 71,8-90,5 %, молибдена – в 3,5-4,0 раза, в наибольшей степени при использовании под культуру N135P180K135 + 25 т/га навоза, N45P60K45 + 50 т/га навоза и N150P150K150 + 50 т/га навоза.
Таким образом, отмечался рост содержания в корнеплодах B, Mo и вынос B, Mo, As с урожаем.
Выход белого сахара на заводе в 8 ротации был максимальным при внесении под сахарную свеклу N45P60K45 + 25 т/га навоза в пару, N135P180K135 + 25 т/га навоза и при выращивании её без удобрений (14,03-14,21 %). Удобрения приводили к снижению этого показателя на 0,09-1,06 % абс. С учетом урожайности максимальный сбор сахара был обеспечен применением под культуру N135P180K135 + 25 т/га навоза (5,79 т/га), несколько меньше – при N45P60K45 + 50 т/га навоза. В целом, удобрения способствовали повышению сбора белого сахара на 1,13-2,18 т/га.
Таким образом, длительно применяемые удобрения способствовали изменению содержания NPK в культурах севооборота во времени и относительно неудобренного варианта. Дозы удобрений N30P40K30 + 2,8 т/га навоза, N33P33K33 + 5,6 т/га навоза, внесенные из расчёта на 1 га севооборотной площади, обеспечили положительный баланс азота и фосфора. При этом было отмечено снижение заводского выхода сахара на 0,09-1,06 % абс. и рост сбора сахара на 1,1-2,2 т/га.
ПРОГНОЗ УРОВНЯ ПРОДУКТИВНОСТИ САХАРНОЙ СВЕКЛЫ ПРИ СИСТЕМАТИЧЕСКОМ ПРИМЕНЕНИИ УДОБРЕНИЙ В ЦЧР В УСЛОВИЯХ ГЛОБАЛЬНОГО ИЗМЕНЕНИЯ КЛИМАТА
При разработке систем удобрений следует придавать важное значение сочетанию агротехнических приемов, обеспечивающих эффективное использование местных почвенно-климатических и биологических ресурсов (Основные направления агрохимических исследований Всероссийского НИИ удобрений, 1998). При этом имеется реальная возможности снизить роль неуправляемых метеорологических факторов путем повышения почвенного плодородия (В.Г. Сычев, 2003).
Рисунок 5 - Изменение количества осадков, 1946-2008 гг.
Рисунок 6 - Изменение температуры воздуха, 1946-2008 гг.
По наблюдениям метеостанции ГНУ ВНИИСС выявлено, что за 1946-2008 гг. в наибольшей степени повысилась среднегодовая температура воздуха (на 3,5 0C) и температура вегетационного периода (на 2,8 0C) (рис. 6). В меньшей степени отмечалось увеличение количества осадков, до 6 ротации отмечалось прогрессивное увеличение их количества на 24-89 мм за ротацию (рис. 5). В дальнейшем этот показатель остался на уровне 622,7-640,1 мм в год.
В 8 ротации доля влияния удобрений в варьировании урожайности сахарной свеклы составила 34,2 %, погодных условий - 45,3 %. В 1 ротации севооборота при невысоком эффективном плодородии эти показатели составляли 24,4 и 71,3 % соответственно. Динамика величины данных показателей свидетельствует о росте влияния на урожайность корнеплодов удобрений и снижения – погодных условий.
| Таблица 13 - | Прогноз урожайности корнеплодов сахарной свеклы при различных дозах основного минерального удобрения и прогнозируемой влагообеспеченности | ||||
| Дозы удобрений | Влагообеспеченность (осадки за период вегетации, мм) | ||||
| Низкая (< 275) | Средняя (275-350) | Высокая (> 350) | В среднем | ||
| Без удобрений | 23,9 | 27,2 | 25,1 | 25,4 | |
| Низкие: N40-60P40-60K40-60 + 25 т/га навоза | 30,7 | 33,2 | 34,0 | 32,6 | |
| Средние: N80-100P80-100K80-100 + 25 т/га навоза | 32,0 | 38,2 | 41,4 | 37,2 | |
| Высокие: N120-140P120-140K120-140 + 25 т/га навоза | 32,3 | 35,3 | 36,4 | 34,7 | |
| Низкие: N40-60P40-60K40-60 + 50 т/га навоза | 29,6 | 33,2 | 34,1 | 32,3 | |