Эффективность влияния отдельных видов минеральных удобрений и их сочетаний на продуктивность культур зернопропашного севооборота

ЭФФЕКТИВНОСТЬ ВЛИЯНИЯ ОТДЕЛЬНЫХ ВИДОВ МИНЕРАЛЬНЫХ УДОБРЕНИЙ И ИХ СОЧЕТАНИЙ НА ПРОДУКТИВНОСТЬ КУЛЬТУР ЗЕРНОПРОПАШНОГО СЕВООБОРОТА

В.И. Лазарев, И.А. Золотарева, А.Н. Хижняков

Аннотация. Представлены результаты полевых исследований по эффективности отдельных видов минеральных удобрений в зернопропашном севообороте в условиях черноземных почв Курской области. Установлено, что на черноземе типичном мощном в первом минимуме находится азот, во втором фосфор и в третьем калий.

Ключевые слова: минеральные удобрения, плодородие почвы, коэффициенты использования, элементы питания, урожайность, продуктивность, севооборот.

В настоящее время в связи с освоением интенсивных технологий возделывания сельскохозяйственных культур, использованием более продуктивных сортов, расширением состава предшественников, а также изменениями агрохимических свойств почв возникает настоятельная необходимость в уточнении отзывчивости растений на отдельные виды удобрений, повышении уровня обеспечения почвы элементами минерального питания и систематической проверке этого уровня в целях продуктивного использования питательных веществ почвы и удобрений [1,2,3]. Поэтому определение отзывчивости растений на отдельные виды минеральных удобрений, действия их на продуктивность сельскохозяйственных культур, качество продукции и плодородие почвы является актуальной задачей имеющей важное практическое значение.

Исследования проводились в течение 9 ротаций пятипольного севооборота (1966-2010 гг.) в стационарном опыте отдела земледелия Курского НИИ агропромышленного производства и Петринского опорного пункта Почвенного института им. В.В.Докучаева по «восьмерной» схеме, которая позволяет выявить отзывчивость растений на отдельные элементы и их комбинации, а также определить первостепенное значение того или иного элемента.

Почва опытного участка представлена черноземом типичным мощным тяжелосуглинистым. Содержание гумуса в пахотном слое составляет 6,25%, подвижного фосфора (по Чирикову) - 14,5-14,6, обменного калия (по Масловой) - 14,5 мг/100 г почвы, рН 6,3-6,4.

Исследования проводились в севообороте со следующим чередованием культур: 1. Кукуруза, 2. Озимая рожь, 3. Сахарная свекла, 4. Яровая пшеница, 5. Картофель.

Повторность в опытах 4-кратная, варианты в полевом опыте располагаются систематически. Делянки имели форму вытянутого прямоугольника с общей площадью 296 м2 (7,4х40м), учетной - 200 м2 (4 х 50 м).

Дозы внесения минеральных удобрений по 60 кг/га каждого элемента под каждую культуру севооборота. Удобрения вносились в следующих формах: азотные -

аммиачная селитра; фосфорные - суперфосфат; калийные - калийная соль. Фосфорно-калийные удобрения вносились с осени под основную обработку почвы, азотные удобрения под пропашные культуры и яровую пшеницу - под предпосевную культивацию, а под озимую рожь - весной в подкормку.

Полевые работы на опытном участке проводились в лучшие агротехнические сроки и в основном теми же машинами и орудиями, которые используются в производственных условиях. Для обработки экспериментальных данных применялся дисперсионный метод математического анализа [4].

Азот. Из всех форм почвенного азота растения используют, главным образом, азот, входящий в состав минеральных соединений (аммиачный, нитратный), и лишь в незначительной доле они могут непосредственно усваивать растворимые в воде амиды и аминокислоты.

В результате исследований установлено, что внесение различных видов минеральных удобрений и их сочетаний в течение 9 ротаций пятипольного севооборота оказывало влияние на азотный режим чернозема типичного и содержание гумуса.

По-видимому, это связано с увеличением биологической активности почвы в период сельскохозяйственного использования. Относительно стабильное содержание гумуса и азота в пахотном слое почвы в многолетней динамике объясняется систематическим пополнением почвы органическим веществом, которое поступает с пожнивными и корневыми остатками.

В среднем за ротацию севооборота (5 лет) поступление органического вещества в почву с корневыми и пожнивными остатками в варианте без внесения удобрений составило 126 ц/га, в вариантах с внесением N6^60 - 138 ц/га, N60^60 - 140 ц/га, Н^РоКо - 151 ц/га. Поступление такого количества органического вещества в почву является важным стабилизирующим фактором и источником гумусообразования.

Динамика нитратного азота в почве в течение вегетационного периода зависела от биологических особенностей возделываемых культур.

Так, под сахарной свеклой накопление нитратов в почве разделяется на два периода: 1. До смыкания рядков свеклы. 2. После смыкания рядков. В первый период апрель-май отмечается интенсивное накопление нитратного азота в пахотном слое почвы. В этот период сахарная свекла потребляет незначительное количество азота. Начиная с июня, в период интенсивного нарастания листового аппарата и корнеплодов, отмечается резкая убыль нитратного азота по всему почвенному профилю и ко времени уборки содержание его достигает своего минимума.

Таблица 1 - Изменения содержания гумуса, валового и гидролизуемого азота в почве за 9 ротаций

патипольного севооборота

Варианты Гумус, % Валовой азот в мг/кг Гидролизуемый азота в мг/кг

1968 г. исходный М±т На конец 9 ротации, М±т 1968 г. Исходный М±т На конец 9 ротации М±т 1968 г. исходный М±т На конец 9 ротации М±т

Контроль 6,25±0,04 5,39±0,01 3175±46 2724 700±20 679±13

Р2700К2700 « 5,80±0,04 « 2790±33 « 686±9

Ш700Р2700 « 5,94±0,03 « 3784±48 « 695±11

Ш700К2700 « 5,67±0,05 « 2787±29 « 693±9

Ш700Р2700К2700 « 5,58±0,02 « 2848±24 « 698±8

N

Без удобрений -И- Ч60К60--Ч60Г60--Ч60Г60К60

Яровая пшеница

* 5

Без удобрений

К60Г60К60

Сахарная свекла

Рисунок 1 - Динамика нитратного азота в пахотном слое почвы, мг/кг N-N03

Под зерновыми культурами (яровая пшеница) содержание нитратного азота в почве с апреля по июнь постепенно снижается, вследствие усиленного наращивания органической массы, достигая в июне минимального количества нитратов. Начиная с июня содержание нитратного азота в почве увеличивается.

Фосфор. Фосфор в черноземах представлен органическими и минеральными соединениями. В форме органических соединений его находится 45-60%, в форме подвижных фосфатов до 8% и не извлекаемые фосфаты - 16-30% от валового содержания [5].

Наблюдения за динамикой подвижного фосфора (по Чирикову) под пропашными (сахарная свекла) и зерновыми культурами (яровая пшеница) показали, что содержание подвижных фосфатов в течение вегетационного периода изменяется слабо. На удобренных вариантах отмечается уменьшение содержания подвижного фосфора от весны к осени. На варианте без удобрений к осени содержание фосфатов остается примерно в таких же количествах, как и в весенний период.

В подпахотном слое почвы содержание подвижных фосфатов примерно одинаковое, как в течение сезона, так и под различными сельскохозяйственными культурами.

Калий. Черноземные почвы характеризуются высокими запасами валового калия, содержание обменного калия составляет 15-20 мг на 100 г почвы [5].

Наблюдения за динамикой обменного калия в почве (по Масловой) свидетельствуют о том, что существенных различий в содержании обменного калия в почве за вегетационный период не наблюдается. Под яровой пшеницей содержание обменного калия незначительно снижалось до июля, а в дальнейшем к осени происходил процесс восстановления обменного калия в почве из его обменных форм. К осени содержание обменного калия достигает величин апрельских сроков.

Содержание обменного калия в почве под сахарной свеклой постепенно снижалось и ко времени уборки достигало минимальных значений. На удобренных вариантах в начале периода вегетации сахарной свеклы содержание обменного калия было выше, чем в контрольном варианте. В период максимального поступления калия в растения разница в его содержании на удобренных и не удобренных вариантах выравнивается, что объясняется интенсивным поступлением калия в растения и значительным закреплением калия удобрений в необменную форму.

8

7

Я 6

5

4

3

2

1

0

25

20

15

10

0

июнь

20 18

апрель

август

" Без удобрений

Внесение N60P60K60

Яровая пшеница

8

6

4

2

0

июнь

25

20

15

10

5

0 -I-1-1-1-1-

апрель май июнь июль август

• Без внесения удобрений —И— Внесение N60P60K60

Сахарная свекла

Рисунок 2 - Динамика подвижных фосфатов Р2О5 (мг/100 г) в пахотном слое почвы

без удобрений Внесение N60P60K60

май

Яровая пшеница

о

й Ор

и ,

и о О

Без внесения удобрений

Внесение N60P60K60

Сахарная свекла

Рисунок 3 - Динамика обменного калия К2О (мг/100 г) в пахотном слое почвы

Различные виды минеральных удобрений и их сочетания по-разному влияли на продуктивность культур зернопропашного севооборота (таблица 2).

Так, урожайность зеленой массы кукурузы за девять ротаций пятипольного севооборота в варианте без внесения удобрений составила 254 ц/га. Внесение фосфорных, калийный удобрений и их сочетания способствовало получению минимальных прибавок урожая - 6, 18 и 26 ц/га, соответственно, то есть при содержании в почве 14-15 мг/100 г Р2О5 и К2О кукуруза практически не отзывалась на внесение фосфорно-калийных удобрений.

Эффективность же азотных удобрений была значительно выше. Внесение одних азотных удобрений повышало урожайность кукурузы на 49 ц/га или 19,3%, а азотных с фосфорными и азотных с калийными - на 5155 ц/га или 20,0-21,6% соответственно.

Урожайность зеленой массы кукурузы в варианте с внесением полного минерального удобрения колебалась от 247 до 422 ц/га в зависимости от метеорологических условий года и составила в среднем 339 ц/га,

что на 85 ц/га или 33,5% выше в сравнении с контролем.

Окупаемость одного килограмма действующего вещества удобрений урожаем зеленой массы кукурузы составила: азотных - 81,6 кг; фосфорных - 10,0 кг, калийных - 30,0 кг; азотно-фосфорных - 45,8 кг; азотно-калийных -41,7 кг и полного минерального удобрения -47,2 кг.

Урожайность озимой ржи в варианте без применения удобрений колебалась в среднем за девять ротаций пятипольного севооборота составила 26,1 ц/га. Внесение одних азотных удобрений повышало урожайность зерна озимой ржи на 9,1 ц/га или на 34,8%, азотных с фосфорными - на 13 ц/га или 49,8%, азотных с калийными - на 10,5 ц/га или 40,2%. Внесение фосфорных, калийных удобрений и их сочетания увеличивало урожайность озимой ржи на 13-17% (4,2, 3,4 и 4,5 ц/га соответственно). На фоне азотных фосфорные удобрения повышали урожайность на 3,9 ц/га, калийные - на 1,4 ц/га.

Внесение полного минерального удобрения увеличивало урожайность озимой ржи на 14,1 ц/га или 54,0%.

Таблица 2 - Влияние различных видов минеральных удобрений и их сочетаний на урожайность культур

Вариант Кукуруза Озимая рожь Сах.свекла Яр. пшеницы Картофель

урожайность, ц/га ±, ц/га урожайность, ц/га ±, ц/га урожайность, ц/га ±, ц/га урожайность, ц/га ±, ц/га урожайность, ц/га ±, ц/га

0 254 - 26,1 - 281 - 26,9 - 98 -

N60 303 49 35,2 9,1 338 57 31,7 114 16

Р60 260 6 30,3 4,2 312 31 27,9 105 7

P60K60 280 26 30,6 4,5 316 35 28,6 111 13

N60K60 305 51 36,6 10,5 349 68 32,8 123 25

N60P60 309 55 39,1 13,0 373 92 32,7 120 22

N60P60K60 339 85 40,2 14,1 406 125 33,9 137 39

K60 272 18 29,5 3,4 294 13 27,4 111 13

20

15

10

5

0

май

Окупаемость одного килограмма действующего вещества удобрений урожаем зерна озимой ржи составила: азотных - 15,2 кг; фосфорных - 7,0 кг, калийных

- 5,7 кг; азотно-фосфорных - 10,8 кг; азотно-калийных

- 8,8 кг и полного минерального удобрения - 7,8 кг.

Урожайность сахарной свеклы в варианте без применения удобрений колебалась от 138 до 445 ц/га в зависимости от метеорологических условий года.

Как и на других культурах севооборота, на посевах сахарной свеклы отмечалась довольно высокая эффективность азотных удобрений. В среднем за девять рота-

ций пятипольного севооборота внесение азотных удобрений в дозе N<50 способствовало увеличению урожайности сахарной свеклы на 57 ц/га или на 20,2%. Парные комбинации азота с фосфором и азота с калием повышали урожайность сахарной свеклы соответственно на 68 и 92 ц/га или 24,2 и 32,7%. Внесение полного минерального удобрения повышало урожайность сахарной свеклы на 125 ц/га или 44,5% в сравнении с контролем.

Эффективность одних фосфорных, одних калийных удобрений, а также их сочетания было значительно

ниже, прибавки урожая на этих вариантах составили 31, 13 и 35 ц/га.

Окупаемость одного килограмма действующего вещества удобрений урожаем сахарной свеклы составила: азотных - 95,0 кг; фосфорных - 51,7 кг, калийных

- 21,7 кг; азотно-фосфорных - 76,7 кг; азотно-калийных - 56,7 кг и полного минерального удобрения

- 69,4 кг.

Урожайность яровой пшеницы в среднем за девять ротаций пятипольного севооборота в варианте без внесения минеральных удобрений составила 26,9 ц/га. Влияние на урожайность яровой пшеницы фосфорных, калийных удобрений и их сочетания было сравнительно не велико, прибавки урожая от их внесения соответственно составили 1,0, 0,5 и 1,7 ц/га. Однако, на фоне азотных удобрений их эффективность возрастала. Так, внесение полного минерального удобрения способствовало повышению урожайности на 7,0 ц/га или 26,0%. Эти данные свидетельствуют о том, что при внесении полного минерального удобрения прибавка зерна яровой пшеницы в основном была получена за счет азотных удобрений.

Окупаемость одного килограмма действующего вещества удобрений урожаем зерна яровой пшеницы составила: азотных - 8,0 кг; фосфорных - 1,6 кг, калийных

- 0,8 кг; азотно-фосфорных - 4,8 кг; азотно-калийных -4,9 кг и полного минерального удобрения - 3,9 кг.

На посевах картофеля отмечалась несколько более высокая эффективность калийных удобрений в сравнении с другими культурами севооборота. Внесение одних калийных удобрений в дозе К60 увеличивало урожайность картофеля на 13,0 ц/га или на 13,2%. Эффективность одних фосфорных удобрений была практически в два раза ниже калийных, прибавка урожая от их внесения составила 7,0 ц/га или 7,1%. Как и по другим культурам севооборота наиболее высокая отдача была от внесения азотных удобрений (16,0 ц/га или 16,3%).

Окупаемость одного килограмма действующего вещества удобрений урожаем картофеля составила: азотных - 26,6 кг; фосфорных - 11,6 кг, калийных -

21.7 кг; азотно-фосфорных - 18,3 кг; азотно-калийных -

20.8 кг и полного минерального удобрения - 21,7 кг.

При определении приоритетов потребности растений в элементах минерального питания следует отметить, что для картофеля в первом минимуме находится азот, во втором калий и в третьем - фосфор.

Анализ продуктивности пятипольного севооборота за девять ротаций, выраженной в зерновых единицах показал, что ежегодное внесение одних азотных удобрений в дозе N<50 повышало продуктивность пятипольного севооборота на 18,9%, одних фосфорных в дозе Р60 - на 6,1% и одних калийных в дозе К60- на 4,7% (таблица 3).

Таблица 3 - Влияние различных видов минеральных удобрений на продуктивность севооборота в многолетней

Ротации севооборота Варианты опыта

0 N60 Рб0 Рб0Кб0 N60X60 ^0Р60 ^0Р60К60 К60

1-я 236,5 260,7 231,0 240,4 265,9 265,3 281,3 241,5

2-я 278,0 289,4 281,3 296,3 299,4 301,9 325,5 279,6

3-я 144,9 165,9 149,3 167,6 170,4 191,2 210,3 139,6

4-я 206,8 246,3 222,9 228,0 268,8 284,6 307,6 225,6

5-я 203,3 254,2 226,6 233,6 273,9 280,5 309,6 214,9

6-я 192,3 253,2 203,9 208,0 256,2 262,3 291,4 198,7

7-я 141,8 163,7 151,6 151,1 163,3 165,6 173,5 148,5

8-я 182,7 233,3 206,0 214,2 245,1 245,7 269,2 209,9

9-я 190,4 246,2 213,1 212,2 241,7 265,0 276,6 201,6

Среднее по 9 ротациям 197,4 234,8 209,5 216,8 242,7 251,3 271,7 206,6

Прибавка, ц/га - 37,4 12,1 19,4 45,3 53,9 74,3 9,2

Прибавка,% - 18,9 6,1 9,8 22,9 27,3 37,6 4,7

На фоне азотных и азотно-калийных удобрений эффективность фосфорных удобрений возрастала. Так, внесение одних фосфорных удобрений повышало продуктивность севооборота на 12,1 ц/га зерновых единиц, внесение его на фоне азотных удобрений - на 16,5 ц/га, а на фоне азотно-калийных удобрений - на 29,0 ц/га.

Внесение одних калийных удобрений увеличивало продуктивность севооборота на 9,2 ц/га, на фоне азотных удобрений - на 7,9 ц/га, а на фоне азотно-фосфорных удобрений (полное минеральное удобрение) - на 20,4 ц/га зерновых единиц.

Анализ выноса питательных элементов урожаями основной и побочной продукции культур пятипольного севооборота за девять ротаций позволил определить коэффициенты использования основных элементов питания сельскохозяйственными культурами из минеральных удобрений разностным методом. Расчеты показали, что коэффициенты использования азота минеральных удобрений составили: у озимой ржи (79,7%), сахарной свеклы (53,8%) яровой пшеницы (43,8%), картофеля (13,6%). На фоне внесения фосфорно-калийных удобрений коэффициенты использования азотных удобрений возрастали и составили: у озимой ржи (81,2%), сахарной свеклы (74,5%) яровой пшеницы (41,5%), картофеля (18,0%).

Наиболее полно использует калийные удобрения сахарная свекла (22,5%), несколько ниже кукуруза

(10,9%), озимая рожь (10,7%), картофель (10,2%) и самый низкий коэффициент использования у яровой пшеницы (3,8%).

На почвах со средней и выше средней обеспеченностью подвижными фосфатами отмечаются довольно низкие коэффициенты использования фосфорных удобрений культурами севооборота: озимая рожь (14,9%), кукуруза (13,5%), сахарная свекла (9,0%), яровой пшеницы (3,4%) и самый низкий коэффициент использования у картофеля (2,1%).

Таким образом, результаты многолетних исследований показали, что на черноземных почвах азот выступает в первом минимуме, во втором фосфор и в третьем - калий.

На фоне средней обеспеченности чернозема типичного подвижным фосфором и обменным калием повышается эффективность азотных удобрений, которые обеспечивают высокие и стабильные прибавки урожая сельскохозяйственных культур. При насыщении севооборота культурами высокого выноса калия (сахарная свекла, кукуруза, картофель), потребность в калийных удобрениях возрастает. В связи с этим встает необходимость пересмотра доз внесения калийных удобрений под ведущие технические и кормовые культуры.

Список использованных источников

1 Панников В.Д., Минеев В.Г. Почва, климат, удобрение и урожай. - М.: Колос, 1977. - 416 с.

2 Ягодин Б.А. Агрохимия. - М.: Колос, 1982. - 574 с.

3 Сычев В.Г. Основные ресурсы урожайности сельскохозяйственных культур и их взаимосвязь. - М.: Изд-во ЦИНАО, 2003. - 228 с.

4 Доспехов Б.А. Методика полевого опыта. - М.: Аг-ропромиздат, 1985. - 351 с.

Информация об авторах Лазарев Владимир Иванович, доктор сельскохозяйственных наук, профессор, заместитель директора Курского НИИ агропромышленного производства по научной работе, тел. (4712) 59-53-40.

Золотарева Ирина Александровна, кандидат сельскохозяйственных наук, докторант Курского НИИ АПП.

Хижняков Александр Николаевич, заведующий агрохимлабораторией «Курская».