Баланс элементов питания в зернопаровом севообороте при совместном применении азотных, фосфорных удобрений и почвенного кондиционера

—Аграрный вестник Урала № 11 (129), 2014 г.

Агрономия

УДК 631.82

БАЛАНС ЭЛЕМЕНТОВ ПИТАНИЯ В ЗЕРНОПАРОВОМ СЕВООБОРОТЕ ПРИ СОВМЕСТНОМ ПРИМЕНЕНИИ АЗОТНЫХ, ФОСФОРНЫХ УДОБРЕНИЙ И ПОЧВЕННОГО КОНДИЦИОНЕРА

А. Н. ШИЛОВ,

старший преподаватель, А. М. ПЛОТНИКОВ,

кандидат сельскохозяйственных наук, доцент, заведующий кафедрой, Курганская государственная сельскохозяйственная академия имени Т. С. Мальцева

Ключевые слова: минеральные удобрения, почвенный кондиционер, чернозем, урожайность, зернопаровой севооборот, баланс элементов питания.

Установлено, что важнейшим фактором, оказывающим влияние на нормальную жизнедеятельность растений (в течение всего периода вегетации) и лимитирующим таким образом величину урожая, является достаточное обеспечение их влагой и питательными веществами. В условиях Зауралья — зоне рискованного земледелия — отмечается низкая обеспеченность старопахотных черноземов, как основными элементами питания, так и водой. Поэтому создание благоприятных водно-физических и питательных условий — одна из главных задач земледелия. Одним из эффективных средств регуляции водоудерживающей способности почв могут служить разнообразные почвенные кондиционеры, из которых особый интерес представляют сильнонабухающие полимерные гидрогели. В статье представлены данные (2010-2012 гг.) стационарного полевого опыта по эффективности использования почвенного кондиционера с различными дозами минеральных удобрений в зернопаровом севообороте. Из-за неблагоприятных погодных условий вегетационных периодов 2010 и 2012 гг. отмечалась низкая урожайность пшеницы и ячменя. За 3 года проведенных исследований нами была определена общая продуктивность севооборота и выявлены наиболее эффективные варианты. Установлено, что при использовании минеральных удобрений продуктивность севооборота по сравнению контрольным вариантом возросла на 8,4-16,0 %, а на фоне почвенного кондиционера — на 14,9-28,1 %. Расчеты коэффициентов использования минеральных удобрений показали схожую динамику — увеличение значений на фоне почвенного кондиционера. Положительный баланс элементов сохранялся при внесении азотных удобрений в дозе 60 кг д. в. на га и фосфорных в дозе 40 кг д. в. на га.

BALANCE OF FOOD COMPOUNDS IN GRAIN FALLOW ROTATION IN JOINT APPLICATION OF NITROGEN, PHOSPHATE FERTILIZERS AND A SOIL CONDITIONER

A. N. SHILOV,

senior lecturer, A. M. PLOTNIKOV,

candidate of agriculture science, associate professor, head of the department, Kurgan State Agricultural Academy of T. S. Maltsev

Keywords: mineral fertilizers, soil conditioner, black earth, productivity, grain fallow rotation, balance of food compounds.

As is well known, the most important factor that influences on normal activity of plants (during the whole period of growth) and limits in such a way the volume of yield is their sufficient provision by moisture and nutrients. Low supply of old-arable black earths as basic food compounds as moisture is noticed in the conditions of Urals as an area of risk farming. Therefore the creation of favorable water-physical and nutritious conditions is one of the main tasks of farming. One of the effective instruments of regulation of water-holding capacity of soils can be different soil conditioners, and high swelling polymer hy-drogel as one of special interest. Results of 2010-2012 years of stationary field experiment on effectiveness of using of soil conditioner with different dozes of mineral fertilizers in grain fallow rotation are presented in the article. Low crop yield of grain and barley was noticed due to poor weather conditions of growth periods of 2010 and 2012 years. Gross productivity of rotation and the most effective variants were estimated and observed during 3 years of research. It was observed that during the using of mineral fertilizers the productivity of rotation in comparison with control variant is higher on 8.4-16.0 %, and with the help of soil conditioner — on 14.9-28.1 %. Calculations of utilization factors of mineral fertilizers showed the same dynamic — increase in the values with the help of soil conditioner using. Positive balance of compounds was saved due to placement of phosphate fertilizers in a dose of 60 kilos a. i. (active ingredients) per 1 ha and phosphate fertilizers in a dose of 40 kilos a. i. (active ingredients) per 1 ha.

Положительная рецензия представлена В. В. Евсеевым, доктором сельскохозяйственных наук, профессором Курганского государственного университета.

Аграрный вестник Урала № 11 (129), 2014 г. - <

_Агрономия

Для достижения высокой продуктивности агроце-нозов необходимо совершенствовать систему управления антропогенным почвообразовательным процессом. В настоящее время, очевидно, что в основе этой системы лежит моделирование почвенного плодородия. С учетом состояния плодородия почв в конкретной обстановке важнейшей задачей является разработка приемов его сохранения и воспроизводства. Особое значение имеет это для Курганской области, так как уровень плодородия старопахотных черноземов крайне низок.

Изучение баланса веществ в агробиоценозах, позволяет установить зависимость плодородия почв от характера их использования и влияния антропогенных факторов на состояние сельскохозяйственных угодий и даст основу для разработки приемов по восполнению элементами питания и созданию сбалансированных систем удобрения возделываемых культур. Своевременное решение таких проблем необходимо в связи с возрастающей интенсивностью систем земледелия и увеличивающимися объемами минеральных удобрений, применяемых сегодня в сельском хозяйстве. Разрабатываемая система удобрений для конкретных почвенно-климатических условий становится основным средством повышения плодородия почв и продуктивности сельскохозяйственных угодий.

Для получения планируемой урожайности и определения сбалансированной нормы удобрений необходимо знать уровень обеспеченности почвы азотом, фосфором и калием, гарантирующий получение высокой прибавки. Для черноземов Зауралья эти вопросы на сегодняшний день весьма актуальны [3, 4].

Цель и методика исследований.

С учетом вышесказанного ставятся следующие задачи: оценить эффективность использования почвенного кондиционера при совместном применении его с минеральными удобрениями; изучить баланс элементов питания.

Изучение действия минеральных удобрений на урожай сельскохозяйственных культур, выноса элементов питания и определение коэффициентов использования элементов питания из удобрений проводились в четырехпольном зернопаровом севообороте: пар — пшеница — пшеница — ячмень. В 2010 г. на опытном поле Курганской ГСХА на черноземе выщелоченном слабогумусированном легкосуглинистом заложен стационарный опыт по изучению

Продуктивность зернопарового севооборота.

влияния почвенного кондиционера (гидрогеля) в сочетании с азотно-фосфорными удобрениями на урожайность зерновых культур.

Почва в опыте характеризуется следующими показателями: количество фракций < 0,01 мм в горизонте Апах составляет 22,0 %; содержание гумуса — 3,29 %; емкость катионного обмена — 24,7 мг-экв./100 г почвы, степень насыщенности основаниями — 78 %; рН солевой вытяжки — 5,1 ед.; плотность сложения — 1,17 г/см3, плотность твердой фазы — 2,63 г/см3; общая пористость — 55,2 %, ВЗ — 7,04 %; содержание (по Чирикову) подвижного фосфора — 105 мг/кг, обменного калия — 136 мг/кг.

В опыте в качестве почвенного кондиционера использовался водопоглощающий полимер акриламида с нейтральным рН. Размещение вариантов методом рендомизированных повторений, повторность четырехкратная. Площадь делянки в опыте 16 м2. Гидрогель вносился один раз за ротацию четырехпольного зернопарового севооборота, с заделкой предпосевной культивацией на глубину 10-12 см под первую пшеницу после пара.

Схема опыта представляет собой матрицу полного факториального эксперимента. Она состоит из трех блоков с различными фонами — нормами гидрогеля (без гидрогеля; 20; 40 кг/га). На каждом блоке по девять вариантов с различными дозами и сочетаниями азотных (аммиачная селитра (34,6 % д. в.) в дозах N30, N60) и фосфорных (суперфосфат простой (26 % д. в.)) удобрений. Суперфосфат вносился один раз за ротацию севооборота в запас на 3 года при ежегодных дозах Р20 и Р40 (Р60 и Р120 соответственно). Сорт яровой пшеницы Жигулевская, ячменя — Прерия. Норма высева 6,0 млн всхожих зерен на гектар.

Технология возделывания зерновых культур и используемые дозы удобрений соответствовали рекомендованным для нашей зоны [2, 3, 4]. Баланс элементов и коэффициенты использования минеральных удобрений определяли расчетным способом. Статистическую обработку результатов учета урожая проводили методом дисперсионного анализа трехфакторного опыта по Б. А. Доспехову [1].

Результаты исследований.

Полевые исследования показали, что прие стествен-ном плодородии чернозема за три года общая продуктивность севооборота составила — 5,38 т зерновых единиц (з. ед.) на 1 (табл. 1). При урожайности культур за три года соответственно 1,62, 2,67 и 1,09 т/га [5, 6].

Таблица 1

т з. ед./га

Вариант Фон — 0 Фон — 20 кг/га Фон — 40 кг/га

всего откл. всего откл. всего откл.

1. Без удобрений (контроль) 5,38 - 5,73 0,35 5,64 0,26

5,83 0,45 6,18 0,80 6,39 1,01

3. N60 6,02 0,64 6,53 1,15 6,28 0,90

4. Р20 5,98 0,60 6,19 0,81 6,47 1,09

5. Р40 6,12 0,74 6,88 1,50 6,65 1,27

6. ^20 6,14 0,76 6,49 1,11 6,85 1,47

7 «0 6,15 0,77 6,76 1,38 6,57 1,19

8. N^20 6,24 0,86 6,89 1,51 6,59 1,21

9. «0 6,17 0,79 6,83 1,45 6,73 1,35

-Аграрный вестник Урала № 11 (129), 2014 г. - * СССС""-

_Агрономия

Таблица 2

Баланс элементов питания в зернопаровом севообороте, кг/га

Вариант Вынос за севооборот Баланс элементов

N РА к2о N РА к2о

1. Без удобрений (контроль) 117,4 47,2 40,3 -117,4 -47,2 -40,3

2. N30 138,5 49,2 45,9 -48,5 -49,2 -45,9

3. N60 151,7 49,6 45,0 28,3 -49,6 -45,0

4. Р20 128,6 52,6 45,4 -128,6 7,4 -45,4

5. Р40 138,8 54,5 48,0 -138,8 65,6 -48,0

6. ^0Р20 143,9 50,7 45,7 -53,9 9,3 -45,7

7 ВД0 158,0 54,8 41,8 -68,0 65,2 -41,8

8. ^0Р20 157,5 54,4 45,8 22,5 5,6 -45,8

9 N Р 60 40 166,4 53,4 44,5 13,6 66,6 -44,5

10. Гидрогель — 20 кг/га — фон1 143,1 47,3 42,7 -143,1 -47,3 -38,5

11. фон + N30 159,2 54,7 53,4 -69,2 -54,7 -49,2

I2. фон + ^0 167,0 60,6 56,0 13,0 -60,6 -51,8

13. фон + Р20 147,7 58,4 49,3 -147,7 1,6 -45,1

14. фон + Р40 161,1 60,9 56,8 -161,1 59,1 -52,6

15. фон + ^р20 150,0 58,2 49,1 -60,0 1,8 -44,9

16. фон + ВД,, 167,4 59,1 48,8 -77,4 60,9 -44,6

17. фон + ^р20 178,2 59,4 56,8 1,8 0,6 -52,6

18. фон + ^Р40 175,0 58,8 52,5 5,0 61,2 -48,3

19. Гидрогель — 40 кг/га — фон2 135,2 51,1 40,6 -135,2 -51,1 -32,2

20. фон2 + М,0 150,4 58,0 56,0 -60,4 -58,0 -47,6

21 фон + ^0 154,8 58,1 54,0 25,2 -58,1 -45,6

22. фон + Р20 146,7 70,7 56,3 -146,7 -10,7 -47,9

23. фон + Р40 157,7 65,6 59,7 -157,7 54,4 -51,3

24. фон + 171,2 57,9 56,6 -81,2 2,1 -48,2

25. фон + ВД0 176,1 58,5 55,5 -86,1 61,5 -47,1

26. фон + ^Р20 169,8 57,7 52,8 10,2 2,3 -44,4

27. фон + 178,5 58,6 56,1 1,5 61,4 -47,7

Ежегодное внесение азотных удобрений в дозе N60 позволило дополнительно получить прибавку 0,64 т з. ед., фосфорные удобрения также способствовали получению существенной прибавки зерна— 0,74 т. При совместном использовании азотных и фосфорных удобрений наблюдалась прибавка от 0,76 до 0,86 т з. ед. в зависимости от различных соотношений внесенных элементов.

При внесении кондиционера в дозе 20 кг/га отклонение от контроля составило 0,35 т з. ед., тогда как внесенные азотные удобрения способствовали прибавке урожайности до 1,15, а фосфорные — до 1,50. Эффективность совместного применения азотных и фосфорных удобрений также имеет положительную динамику — 1,11-1,51 т з. ед. На фоне 40 кг/га гидрогеля динамика менее активна, чем на фоне 20 кг/га, но прибавка остается существенной.

Одним из важных показателей эффективности применения минеральных удобрений в сельскохозяйственном производстве является оценка балан-

са элементов питания, которая позволяет выяснить, насколько полно и эффективно они используются. Определение баланса отражает траекторию изменения и расход тех или иных элементов и, как следствие, дает нам представление о том какая часть элементов питания используется продуктивно, а значит, влияет на величину урожая (табл. 2).

Оценка баланса элементов питания показала, что вынос за ротацию севооборота на контрольном варианте по азоту составил 117,4 кг/га, фосфора — 47,2, калия — 40,3.

Наибольший вынос азота был отмечен на вариантах с совместным внесением минеральных удобрений и почвенного кондиционера, причем повышенные дозы азотных удобрений способствовали увеличению выноса.

На фоне внесения почвенного кондиционера также увеличивался вынос фосфора на 10-20 % по сравнению с контролем. Максимальный вынос был на варианте 22 с внесением простого суперфосфата в дозе

Аграрный вестник Урала № 11 (129), 2014 г. - <

_Агрономия

Таблица 3

Коэффициент использования из минеральных удобрений (расчетный метод), %

Удобрение Фон — 0 Фон — 20 кг/га Фон — 40 кг/га

N 19,1-23,4 27,6-46,4 20,8-36,7

Р 6,1-9,0 11,4-18,7 15,3-39,2

N + Р N

Р20 и 40 кг гидрогеля, где он составил 70,7 кг/га. Это говорит о положительном влиянии почвенного кондиционера на доступность фосфорных удобрений.

Положительный баланс был получен при внесении повышенных доз аммиачной селитры (N60), при этом значения по опыту колеблются в пределах от 13,0 до 28,3 кг, что свидетельствует об оптимальности подобранной дозы — N60, внесение азотных удобрений в дозе N30 не позволило компенсировать вынос. Эта динамика прослеживается на всех трех фонах.

Баланс фосфорных удобрений оказался практически бездефицитный на вариантах с внесением простого суперфосфата в дозе Р20, тогда как внесение 40 кг/га привело к положительному балансу на уровне 60,9-66,6 кг/га, при этом варианты на фоне почвенного кондиционера показали более активное использование минеральных удобрений.

Расчет коэффициентов использования питательных элементов из удобрений (табл. 3) показал, что из аммиачной селитры использовано в среднем 19,1-23,4 % вносимого азота, а на фоне применения гидрогеля в дозе 20 кг/га уже 27,6-46,4 %. Такая же картина наблюдается и с применением суперфосфата простого 6,1-9,0 против 11,4-18,7 %.

При совместном применении значительно активнее используются азотные удобрения 22,3-45,1 %, тогда как фосфорные использовались на 5,2-12 %. На фоне гидрогеля коэффициенты использования минеральных удобрений достигли следующих показателей: в среднем по дозам N (43,8) + Р (15,0) и N (47,2) + Р (13,6) на фоне 20 и 40 кг/га почвенного кондиционера соответственно.

Выводы. Рекомендации.

Подводя итоги вышеизложенному, можно отметить существенное влияние совместного применения азотных и фосфорных удобрений на продуктивность севооборота, что прослеживается, как на фоне применения полимерного гидрогеля, так и на вариантах без него.

Баланс азота в севообороте был положительным при использовании аммиачной селитры в дозе 60 кг/га, при дозе N30 — баланс был отрицательным на всех вариантах опыта. Внесение в запас в начале севооборота 60 кг/га фосфора позволило также получить бездефицитный баланс. Доза в 120 кг/га за севооборот простого суперфосфата способствовала получению положительного баланса на уровне 60,9-66,6 кг/га.

Оценивая эффективность минеральных удобрений, нужно отметить, что коэффициент использования возрастал на фонах с использованием почвенного кондиционера.

Литература

1. Доспехов Б. А. Методика полевого опыта. М. : Агропромиздат, 1985. 351 с.

2. Кузнецов П. И., Егоров В. П. Научные основы экологизации земледелия в лесостепи Зауралья. Екатеринбург : Зауралье, 2001. 365 с.

3. Основы систем земледелия Курганской области : рекомендации. Курган, 2001. 296 с.

4. Волынкин В. И., Волынкина О. В., Гилев С. Д. и др. Севообороты и агротехнологии для современного земледелия Зауралья / под общ. ред. С. Д. Гилева. Куртамыш : Куртамышская типография, 2010. 126 с.

5. Шилов А. Н., Плотников А. М., Зависимость урожайности яровой пшеницы от содержания в почве доступных форм фосфора // Вестник Курганской ГСХА. 2012. № 3 (3). С. 40-42.

6. Шилов А. Н., Плотников А. М., Продуктивность зернопарового севооборота под влиянием азотно-фосфорных удобрений // Вестник Курганской ГСХА. 2014. № 1 (9). С. 28-30.

References

1. Dospekhov B. A. Methods of field experiment. M. : Agropromizdat, 1985. 351 p.

2. Kuznetsov P. I., Egorov V. P. Science basis of greening of farming in forest-steppe of Urals. Ekaterinburg : Urals, 2011. 365 p.

3. Basics of farming systems of Kurgan region : recommendations. Kurgan, 2001. 296 p.

4. Volynkin V I., Volynkina O. V., Gilyov S. D. et al. Rotations and agrotechnology for modern farming of Urals / ed. by

5. D. Gilyov. Kurtamysh : Kurtamysh Printing Office, 2010. 126 p.

5. Shilov A. N., Plotnikov A. M. Dependence of productivity of spring wheat on content in soil available phosphorus // Bulletin of Kurgan SAA. 2012. № 3 (3). P. 40-42.

6. Shilov A. N., Plotnikov A. M. Productivity of grain fallow rotation under influence of nitrogen-phosphorus fertilizers // Bulletin of Kurgan SAA. 2014. № 1 (9). P. 28-30.