Продуктивность и качество культур плодосменного севооборота

МОЛОДЫЕ УЧЕНЫЕ НОВОЗЫБКОВСКОЙ ГОСУДАРСТВЕННОЙ СЕЛСЬКОХОЗЯЙСТВЕННОЙ ОПЫТНОЙ СТАНЦИИ

ПРОДУКТИВНОСТЬ И КАЧЕСТВО КУЛЬТУР ПЛОДОСМЕННОГО СЕВООБОРОТА

В.Б. Коренев, А.Н. Черей, А.В. Суделовская, И.С. Егоренков, Н.Н. Козловский*

Объективная агроэкологическая оценка применения средств химизации в сельскохозяйственном производстве, особенно в условиях радиоактивного загрязнения окружающей среды - одна из главных задач. Поэтому целью наших исследований было изучение различных систем удобрений на продуктивность и качество культур плодосменного севооборота и получение экологически безопасной продукции растениеводства в условиях возрастающей техногенной нагрузки на окружающую среду.

Длительный полевой опыт проводили на дерново-подзолистых песчаных почвах в полевом стационарном опыте Новозыбковской ГСОС ВНИИА в четырех полях плодосменного севооборота. Вхождение в опыт осуществлялось в один год. Исходные средневзвешенные показатели агрохимической характеристики почвы пахотного слоя: содержание гумуса (по Тюрину) 2,4-2,5 %; рН 6,74-6,95; гидролитическая кислотность 0,58-0,73 мг-экв/100 г почвы; сумма поглощенных оснований 7,1816,88 мг-экв/100 г почвы; содержание подвижных Р2О5 и К2О (по Кирсанову) 38,5-51,0 и 6,9-11,7 мг/100 г почвы. Плотность загрязнения почвы цезием-137 колебалась в пределах 526-666 кБк/м2. Схема опыта приведена в таблице 1.

Размещение делянок систематическое, повторность опыта четырехкратная, посевная площадь делянок 90 м2. Органические удобрения вносили весной под первую культуру севооборота картофель, минеральные - под предпосевную культивацию. Чередование культур: картофель-овес-люпин-озимая рожь. Агротехника общепринятая для зоны.

Наиболее благоприятными по погодным условиям для зерновых культур были 2004, 2005 гг., засушливым

был 2003 г., к неблагоприятным следует отнести 2006 г. В связи с этим, урожайность культур плодосменного севооборота имела значительные колебания (табл. 2). Так, урожайность клубней картофеля в контроле по годам колебалась от 45 до 100 ц/га.

Самые высокие урожаи картофеля получены в 2004 г., а самые низкие - в 2005 г. Внесение подстилочного навоза в дозе 80 т/га обеспечило прибавку урожая клубней картофеля по сравнению с контролем 59 ц/га, а по органно-минеральной системе (вар. 3) прибавка составила 70 ц/га, т.е. сочетание органических и минеральных удобрений более эффективно.

Самые высокие прибавки урожая клубней картофеля получены по органно-минеральной и минеральной системе удобрения в комплексе с химическими средствами защиты растений (вар. 7 и 9) - 92 и 93 ц/га соответственно. Повышенные дозы (К225Р90К270) как при отдельном внесении (вар. 6), так и в сочетании с пестицидами (вар. 10) не приводили к повышению урожайности клубней картофеля по сравнению с вариантами 7 и 9.

То есть, повышенные дозы минеральных удобрений в определенных погодно-климатических условиях (дефицит почвенной влаги, повышенные температуры) оказывали депрессирующее действие на формирование урожая клубней картофеля.

Наибольшие прибавки урожая клубней картофеля от комплексного применения удобрений и пестицидов получены по органно-минеральной (вар. 7, навоз 40 т/га + М75Р30К90) и минеральной системах удобрения со средней дозой (вар. 9, К150Р60К180) - 22 и 23 ц/га соответственно.

1. Схема полевого опыта

Культура Система удобрений

нулевая органическая органо -минеральная Минеральная

низкая оптимальная повышенная

1 2 1 2 1 2

1 2

Картофель Без удобрений Навоз, 80 т/га Навоз, 40 т/га + М75Р30К90 К75Р30К90 К150Р60К180 К225Р90К270

Овес Последействие навоза 80 т/га Последействие навоза, 40 т/га + К55Р20К50 К55Р20К50 К110Р40К100 К165Р60К150

Люпин на зеленую массу - // - Последействие навоза, 40 т/га + К0Р20К40 ^0Р20К40 К0)Р40К80 К0Р60К120

Озимая рожь - // - Последействие навоза, 40 т/га + К70Р30К-60 К70Р30К60 К140Р60К120 К210Р90К180

Внесено за севооборот Навоз, 80 т/га СК400Р200К480) Навоз 40 т/га + К200Р100К240 К200Р100К2 40 К400Р200К,480 К600Р300К720

Примечание. 1 - агротехнические приемы защиты, 2 - с интенсивной химической защитой

2. Влияние удобрений и пестицидов на урожайность картофеля

Вариант Урожайность, ц/га

2003 г. 2004 г. 2005 г. 2006 г. средняя

Контроль 100 93 45 75 78

Навоз, 80 т/га 128 198 70 150 137

Навоз, 40 т/га + К75Р30К90 120 244 66 161 148

К75Р30К90 124 177 58 139 125

К150Р60К180 109 258 57 169 148

К225Р90К270 113 194 58 181 137

Навоз, 40 т/га + К75Р30К90 + пестициды 125 277 91 186 170

К75Р30К90 + пестициды 126 199 75 140 135

К150Р60К180 + пестициды 111 294 82 195 171

К225Р90К270 + пестициды 120 213 102 192 157

НСР05, ц/га 16 45 13 18 23

Примечание. Пестициды: зенокр 50% с.п. - 0,7 кг/га; даконил 50% с.п. - 2,5 кг/га; ридомил 75% с.п. - 2,5 кг/га; каратэ 50% к.э. - 0,15 кг/га.

3. Влияние удобрений и пестицидов на урожайность овса

Варианты Урожайность ц/га

2003 г. 2004 г. 2005 г. 2006 г. средняя

Контроль 3,3 8,4 5,6 6,2 5,9

Последействие навоза, 80 т/га 7,4 13,9 8,1 10,0 9,9

Последействие навоза, 40 т/га + К55Р20К50 9,4 11,6 15,8 16,4 13,3

К55Р20К50 10,0 16,0 17,7 10,4 13,5

К110Р40К100 10,7 20,7 22,4 18,7 18,1

К165Р60К150 12,8 16,2 22,6 18,5 17,5

Последействие навоза, 40 т/га + К55Р20К50 + пестициды 11,8 25,6 25,7 23,3 21,6

К55Р20К50 + пестициды 11,8 14,4 20,2 15,1 15,4

N^40^00 + пестициды 13,3 20,1 27,3 19,2 20,0

N^60^50 + пестициды 13,5 18,0 27,6 22,9 20,5

НСР05, ц/га 1,9 2,1 1,9 2,2

Примечание: пестициды - диален 50% в.р. - 1,6 л/га; байлетон 25% с.п - 0,6 кг/га; вофатокс 18% с.п. - 1,0 кг/га.

4. Влияние системы удобрения и химических средств защиты растений на урожайность зе-_леной массы кормового люпина, ц/га_

Вариант Урожайность, ц/га

2003 г. 2004 г. 2005 г. 2006 г. Средняя

Контроль 119 55 70 114 89

Последействие навоза, 80 т/га на 2-й культуре 128 62 76 122 97

Последействие, 40 т/га навоза на 2-й культуре + Р20К40 120 82 136 133 118

Р20К40 147 89 147 126 127

Р40К80 155 98 172 136 140

Р60К120 129 100 209 159 149

Последействие, 40 т/га навоза на 2-й культуре + Р20К40 + пестициды 183 106 177 135 150

Р20К40 + пестициды 130 107 182 149 142

Р40К^0 + пестициды 155 115 183 158 153

Р60К120 + пестициды 173 119 236 185 178

НСР05, ц/га 38 28 10 18 23

Примечание: пестициды - прометрин 50% с.п. - 5,0 кг/га; вофатокс 18% с.п. - 1,0 кг/га.

Овес - вторая культура плодосменного севооборота. Урожайность зерна овса имела значительные колебания по вариантам исследований и вариантам опыта (табл. 3). На контрольном варианте урожайность зерна овса в значительной степени определялась уровнем естественного плодородия и погодными условиями, самые низкие урожаи зерна овса получены в засушливые годы.

Последействие органических удобрений на второй культуре севооборота - овсе наиболее эффективно проявилось по органно-минеральной системе (прибавка урожая зерна 7,4 ц/га), что указывает на важность сочетания органических и минеральных удобрений.

Внесение К^Р^К^ способствовало повышению урожайности овса по сравнению с контролем более чем в 2 раза. Увеличение дозы минеральных удобрений до К110Р40К100 (2№К) повышало урожайность зерна овса по сравнению с

контролем в среднем за 4 года на 12,2 ц/га. Внесение повышенной дозы ^^Р^К^ (3№К) в среднем за годы исследований не способствовало росту урожайности зерна овса.

Химические средства защиты растений (пестициды) применяемые в комплексе с удобрениями в целом оказали косвенное положительное влияние на урожайность зерна овса. В среднем за 4 года исследований прибавка урожая зерна на вариантах с комплексным применением средств химизации по вариантам опыта составляла 1,9-8,3 ц/га. Самая высокая прибавка зерна овса получена по органно-минеральной системе удобрения (вар. 7).

Кормовой люпин в плодосменном севообороте является предшественником озимой ржи и убирается сравнительно рано, полностью не сформировав урожай надземной массы. Поэтому урожаи зеленой массы кормового люпина сравнительно невысокие (табл. 4). Урожайность зеленой массы кормового люпина по вариантам опыта составлял 55236 ц/га. Заметных различий между органической и органно-минеральной системами удобрения по уровню урожайности зеленой массы не отмечено. На урожайность зеленой массы кормового люпина эти системы влияли равнозначно.

С возрастанием доз фосфорно-калийного удобрения увеличивалась и урожайность зеленой массы кормового люпина, достигнув своего максимума в варианте с дозой Р60К120 (2КРК) - 149 ц/га. Достоверные прибавки урожая зеленой массы кормового люпина от комплексного применения удобрений и пестицидов в среднем за 4 года исследований получена в вариантах с применением органно-минеральных удобрений (вар. 7) - 31 ц/га и с повышенной дозой минеральных (Р60К]20) - 29 ц/га.

5. Влияние системы удобрения и химических средств защиты растений на урожайность _озимой ржи, ц/га_

Вариант Урожайность, ц/га

2003 г. 2004 г. 2005 г. 2006 г. Средняя

Контроль 4,3 8,9 6,4 6,9 6,6

Последействие навоза, 80 т/га на 3-й культуре 5,6 13,9 9,9 10,2 9,9

Последействие, 40 т/га навоза на 3-й культуре + К70Р30К60 8,6 16,5 14,3 22,3 15,4

К70Р30К60 9,0 19,2 13,3 17,1 14,6

К140Р60К120 12,1 15,9 21,9 26,1 19,0

К210Р90К180 6,7 15,0 17,7 24,3 15,9

Последействие, 40 т/га навоза на 3-й культуре + К70Р30К60 + пестициды 13,9 24,8 19,6 24,9 20,8

1Ч70Р30Кб0 + пестициды 7,1 15,2 16,3 18,5 14,3

N^60^20 + пестициды 15,0 23,8 21,0 29,2 22,2

N2^90^80 + пестициды 16,4 27,5 27,7 29,1 25,2

НСР05, ц/га 2,4 2,7 1,8 2,2 2,3

Примечание: пестициды - фундазол 50% с.п. - 0,6 кг/га; кампозан 4,0 л/га; байлетон 25% с.п. - 0,6 кг/га; вофатокс 18% с.п. - 1,0 кг/га.

Урожайность озимой ржи в среднем за годы исследований изменялась от 6,6 до 25,2 ц/га в зависимости от погодных условий и систем удобрения. Озимая рожь является завершающей культурой исследуемого севооборота, поэтому влияние органических удобрений имело явно затухающий характер. Прибавка урожая зерна составляла 3,3 ц/га, более высокая прибавка (8,8 ц/га) получена от сочетания последействия половинной дозы навоза (40 т/га) с низкой дозой №К (К70Р30К60) прямого действия. В среднем за 4 года исследований самая высокая урожайность зерна озимой ржи получена в варианте со средней (2КРК) дозой минеральных удобрений С^140Р60К120) - 19,0 ц/га с колебаниями по годам от 12,1 до 26,1 ц/га. Увеличение дозы минеральных удобрений до К210Р90К180 (3КРК) не способствовало дальнейшему повышению урожайности зерна озимой ржи.

Применение химических средств защиты растений (пестицидов) на фоне изучаемых систем удобрения оказывало положительное влияние на урожайность зерна озимой ржи. Самая высокая прибавка урожая зерна озимой ржи (9,3 ц/га) получена от сочетания тройной дозы МРК (М210Р90К180, вар. 10) и пестицидов. Довольно высокая эффективность пестицидов отмечена в вариантах с органо-минеральной и минеральной со средними дозами ОТ40Р60К120) системами удобрений. Прибавки урожайности составили 5,4 и 3,2 ц/га.

Результаты исследований на загрязненность клубней картофеля ТМ показали (табл. 6), что применение тройной дозы КРК несколько увеличило содержание ТМ в клубнях картофеля по сравнению с одной и двойной дозами КРК. Пестициды оказали слабое влияние на концентрацию ТМ в клубнях картофеля, но следует отметить, что содержание меди и цинка заметно снижалось под влиянием средств химизации. В целом можно заключить, что разные дозы и сочетания удобрений и средств защиты растений существенного влияния на накопление ТМ клубнями картофеля не оказали, поскольку концентрация ТМ в клубнях во всех изучаемых вариантах (системах удобрений) была значительно ниже нормативного по ГОСТу и ПДК.

В зерне озимой ржи содержание меди имело некоторую тенденцию к увеличению при органической системе удобрений, на остальных изучаемых вариантах отмечено снижение содержания ее по сравнению с контролем. Содержание свинца по всем вариантам опыта было ниже контрольного варианта. Что касается кадмия, то также не отмечено превышения его содержания выше ПДК. Содержание цинка в зерне озимой ржи на контрольном варианте и

варианте 7 (последействие 40 т/га навоза + ШРК + пестициды) было выше ПДК. На остальных вариантах было в пределах ПДК. Пестициды повышали содержание цинка в зерне озимой ржи.

6. Содержание тяжелых металлов в продукции культур севооборота, мг/кг (среднемного-__летнее)__

Вариант Картофель

Си РЬ гп Си РЬ гп Cd Си РЬ гп Cd

Контроль 1,49 0,13 7,76 3,22 0,15 10,83 0,004 4,33 0,15 12,39 0,014

Навоз, 80 т/га 1,60 0,21 4,66 2,74 0,15 8,33 0,006 3,53 0,15 9,91 0,024

Навоз, 40 т/га + ЮТК 1,42 0,11 3,95 2,15 0,11 6,91 0,004 2,19 0,14 8,71 0,017

ЮТК 1,58 0,08 5,23 2,23 0,07 6,19 0,005 2,12 0,07 7,92 0,021

2№К 1,40 0,08 5,92 1,86 0,06 5,42 0,005 2,03 0,05 7,86 0,024

3№К 1,60 0,17 6,29 1,59 0,08 5,54 0,005 2,06 0,07 7,40 0,026

Навоз, 40 т/га + 1ЫРК + пестициды 1,05 0,08 3,32 2,13 0,13 9,01 0,007 2,19 0,09 11,19 0,022

1ЫРК + пестициды 0,87 0,13 3,18 1,72 0,09 8,56 0,004 2,40 0,08 8,67 0,021

2№К + пестициды 0,73 0,12 3,73 1,74 0,06 8,03 0,006 2,11 0,06 9,82 0,017

3№К + пестициды 0,96 0,22 3,77 1,84 0,05 6,59 0,006 2,33 0,09 9,73 0,022

ПДК, мг/кг 5,0 0,5 10,0 5,0 0,5 10,0 0,03 5,0 0,5 10,0 0,03

Примечание: 1ЫРК соответствует под картофель - М75Р30К90, под овес - М55Р20К50, под люпин - Р20К40, под озимую рожь ^0Р 30К50.

Содержание меди в зерне овса не превышало ПДК. Изучаемые системы удобрений и средства защиты растений способствовали ее снижению. Концентрация РЬ, Сd и гп в зерне овса на всех изучаемых вариантах опыта не превышала ПДК. Концентрация цинка в целом по вариантам опыта, за исключением контрольного варианта не превышало ПДК, но, учитывая то, что при использовании зерна овса на кормовые цели, МДУ в кормах для животных для цинка составляет 100,0, а для меди 30,0 мг/кг. (Тяжелые металлы в системе почва-растение-удобрение..., 1997, 1999), использование зерна овса на кормовые цели при уровнях концентрации ТМ, полученных в наших исследованиях, не может иметь ограничения.

Определение остаточных количеств применяемых на культурах севооборота химических средств защиты пестицидов показало их полное отсутствие.

Проведенные лабораторно-аналитические исследования позволяют отметить, что изучаемые системы удобрения оказали значительное влияние на концентрацию цезия-137 в урожае плодосменного севооборота.

7. Влияние удобрений и пестицидов на концентрацию цезия-137 в урожае культур севообо-___рота___

Вариант Картофель

содер жание 137С8, Бк/кг кратность снижения содер жание 13/С8, Бк/кг кратность снижения содер жание Бк/кг кратность снижения содер жание Бк/кг кратность снижения

от удобрений от пес-гицидов от удобрений от пестицидов от удобрений от пестицидов от удобрений от пестицидов

Контроль 91 - - 119 - - 344 - - 81 - -

Навоз, 80 т/га 43 2,1 - 82 1,4 - 202 1,7 - 54 1,5 -

Навоз, 40 т/га + НМРК 37 2,5 - 78 1,5 - 167 2,1 - 39 2,1 -

НМРК 39 2,3 - 89 1,3 - 196 1,7 - 42 1,9 -

2№К 33 2,7 - 72 1,7 - 150 2,3 - 34 2,4 -

3№К 28 3,2 - 74 1,6 - 114 3,0 - 36 2,2 -

Навоз, 40 т/га + 1ЫРК + пестициды 32 2,5 1,2 75 1,5 1,0 161 2,1 1,0 35 2,1 1,1

1ЫРК + пестициды 41 2,3 - 90 1,3 - 189 1,7 1,0 43 19 -

2№К + пестициды 39 2,7 - 68 1,7 1,2 149 2,3 1,0 27 2,4 1,3

3№К + пестициды 30 3,2 - 50 1,6 1,5 109 3,0 1,0 25 2,2 1,4

НСР05, Бк/кг 11 15 39 9

Примечание: СанПиН 2.23.2.1078.01 для картофеля - 120 Бк/кг, для зерновых - 70 Бк/кг, ВП 13.5.13/09-00 для зеленых кормов - 370 Бк/кг.

Картофель. В среднем за годы проведения опыта внесение подстилочного навоза в дозе 80 т/га позволило получить клубни с содержанием 137Сб в 2,1 ниже, чем на контроле (табл. 7).

Применение органо-минерального удобрения (40 т/га навоза + М75Р30К90) понижало содержание цезия-137 в клубнях картофеля по сравнению с контролем в 2,5 раза. Применение минеральных систем удобрения снижало поступление цезия-137 в клубни картофеля в 2,3-3,2 раза. Пестициды оказывали слабое влияние на поступление радионуклидов в клубни.

Овес. В ряду зерновых культур овес в равных условиях способен накапливать радионуклиды в большем количестве, чем другие зерновые культуры. Результат наших исследований показал, что в зависимости от применения средств химизации содержание цезия-137 в зерне овса колебалось в среднем по вариантам опыта от 50 до 119 Бк/кг.

Как органические в последействии, так и непосредственно минеральные удобрения достоверно снижали поступление радиоцезия в зерно овса. Под влиянием органических удобрений содержание 137Сб в зерне снижалось в 1,4-1,5 раза, а минеральные системы снижали содержание 137Сб в зерне овса в 1,3-1,7 раза. Пестициды снижали содержание цезия-137 в 1,0-1,5 раза. Практически пригодным для использования на пищевые цели является зерно овса, полученное в вариантах с комплексным применением средств химизации (2№К + пестициды и 3№К + пестициды). Содержание цезия-137 на этих вариантах было ниже нормативных показателей.

Люпин на зеленую массу. Люпин на зеленую массу возделывается в опытном севообороте второй культурой, использующий последействие органических удобрений. Органические удобрения в последствии снижали концентрацию цезия-137 в зеленой массе в 1,7 раза, органо-минеральные в 2,1 раза.

Последовательно возрастающие дозы фосфорно-калийного удобрения снижали содержание 137Сб в зеленой массе люпина. Так, дозы фосфорно-калийного удобрений 1№К, 2№К, 3№К снижали концентрацию 137Сб в 1,7; 2,3 и 3 раза соответственно по сравнению с контролем, влияние пестицидов на люпине проявилось в слабой степени.

Озимая рожь Содержание цезия-137 в урожае зерна озимой ржи на контрольном варианте в среднем изменялось от 53 до 112 Бк/кг. Последействие навоза 80 т/га достоверно снижало содержание цезия-137 в зерне озимой ржи (на третьей культуре) по сравнению с неудобренным контролем в 1,5 раза, последействие 40 т/га навоза в сочетании с М70Р30Кб0 в 2,1 раза. Внесение минеральных удобрений в дозе К70Р30К60 уменьшило концентрацию 137Сб в зерне озимой в 1,9 раза, оптимальные дозы ОТ40Р60К120) в 2,4 раза, высокие (К210Р90К180) в 2,2 раза по сравнению с неудобренным контролем. Пестициды в сочетании с удобрением снижали содержания 137Сб в зерне озимой ржи в 1,1-1,4 раза по сравнению с вариантами без пестицидов.

Таким образом, оценивая влияние пестицидов на переход радиоцезия в продукцию культур севооборота, можно отметить, что пестициды практически не оказали заметного влияния на переход радиоцезия в клубни картофеля и зеленую массу люпина. Более заметное влияние пестицидов на снижение перехода цезия-137 в урожай отмечено в опыте с овсом и озимой рожью. Наибольшая кратность снижения 137Сб в урожае зерна овса и озимой ржи отмечена от оптимальных и повышенных доз №К в комплексе с пестицидами. Достоверное снижение цезия-137 (в 1,7 раза) в зерен овса получено только при внесении 3№К ОТ65Р60К150) на фоне пестицидов. В зерне озимой ржи наибольшее и достоверное снижение содержания радиоцезия (в 2,4 раза) было получено при отдельном внесении М140Р60К120 (2№К) и в комплексе с пестицидами.