Действие состава удобрения и доз азота при систематическом применении в севообороте и на монокультуре пшеницы

ОБЩИЕ ВОПРОСЫ АГРОХИМИИ

УДК 631.17:631.4

ДЕЙСТВИЕ СОСТАВА УДОБРЕНИЯ И ДОЗ АЗОТА ПРИ СИСТЕМАТИЧЕСКОМ ПРИМЕНЕНИИ В СЕВООБОРОТЕ И НА МОНОКУЛЬТУРЕ ПШЕНИЦЫ

В.И. Волынкин, О.В. Волынкина, к.с.-х.н., Курганский НИИСХ

Один из длительных стационарных полевых опытов заложен в 1971 г. на Центральном опытном поле Курганского НИИСХ. За 42 года исследований при сохранении ядра схемы опыта вносили изменения, которые принесли дополнительную полезную информацию. По результатам получены материалы по таким вопросам: действие и последействие удобрений в 4-польном зернопропашном севообороте и на монокультуре пшеницы на урожайность культур, качество урожая и свойства почвы, взаимосвязь систем удобрения, обработки почвы и защиты растений от сорняков.

Ключевые слова: система удобрения, севооборот, монокультура, качество урожая.

По данным ВНИИ агрохимии им. Д.Н. Прянишникова, в Уральском регионе на 2007 г. велось 44 длительных опыта Географической сети (Сычёв, Романенков, 2007), 18 из которых заложены в 1965-1981 гг. В 90-е годы ХХ в. число длительных опытов резко сократилось. Сейчас ставится задача преемственности сохранённых стационарных экспериментов. Наряду с этим подчеркивается важность повышения информативности опытов путём совершенствования их схем. В 30-летнем стационаре Ставропольского ГАУ за время исследований сделаны три крупных модификации, а всего в нём осуществлено около 15 концептуальных изменений, вызванных состоянием науки и техники экспериментирования (Есаулко и др., 2007). На примере одного из стационаров Курганского НИИСХ можно видеть информативность 19 вариантов опыта, в который поэтапно внесено несколько изменений.

Основная цель опыта - нахождение оптимумов по составу и дозам удобрений в разных полях севооборота или монокультуры пшеницы. Результаты предыдущих краткосрочных опытов использовали при закладке стационара. Так, применяли наиболее эффективный способ внесения минеральных удобрений - локальный сеялкой С3-3,6; возделывали сорта культур интенсивного типа (пшеница Омская 18, Терция, кукуруза ВИР 42). Почва - чернозём выщелоченный маломощный малогумусный среднесуглинистый. Содержание гумуса в слое почвы 0-20 см 4,6%, рН^ол. 6,2-6,4 при закладке и 5,0-5,2 в настоящее время. Содержание подвижного Р2О5 по Чирикову при закладке было очень низкое - 38-40 и 41-63 мг/кг в последние годы, К2О очень высокое 200-250 мг/кг. В течение 25 лет (1971-1995) работу вели в севообороте: кукуруза - две пшеницы - овёс, с 1996 г. - на монокультуре пшеницы. В 1-й период ежегодно осенью проводили вспашку, во 2-й был стерневой фон. Ежегодно осуществляли опрыскивание посевов гербицидом. С 1978 г. солому оставляли на поле. Как в севообороте, так и на бессменной пшенице наблюдалось высокое положительное действие добавления фосфорного удобрения к азотному с получением прибавки от фосфора 2-4 ц/га (табл. 1). Полное минеральное удобрение изменяло

прирост урожайности зерновых в среднем на 1 ц/га по отношению к азотно-фосфорному удобрению. Установлена несостоятельность повышения дозы азота при одностороннем его применении после N20 для пшеницы и N40 для кукурузы на фонах, бедных по обеспеченности фосфором.

1. Урожайность неудобренных зерновых в севообороте и _прибавки от удобрений, ц/га (1971-1998 гг.)_

Ротация При-

Вари- 1-я 2-я 3-я 4-я 5-я 6-я 7-я Сред- бавка

ант 1971- 1975- 1979- 1983- 1987- 1991- 1995- нее от Р40

опыта 1974 1978 1982 1986 1990 1994 1998 и

гг. гг. гг. гг. гг. гг. гг. Р40К40

Кон- 19,4 20,7 24,4 14,4 21,8 16,9 13,0 18,6 -

троль

Прибавка от:

N20 1,8 0,7 3,3 1,9 1,1 1,9 2,7 1,9 -

N40 2,8 0,4 3,4 1,7 1,3 1,5 3,1 2,0 -

N60 2,8 0,4 3,4 0,9 0,4 0,7 2,5 1,6 -

^0Р40 3,6 4,6 5,5 4,3 4,2 3,4 4,2 4,3 2,4

^0Р40 6,4 4,4 7,3 6,0 1,0 5,6 5,2 5,1 3,1

^0Р40 8,2 5,2 8,1 6,0 1,3 3,2 6,8 5,5 3,9

^0Р40 3,9 3,3 5,0 5,4 4,0 4,4 4,4 4,3 2,4

К40

^0Р40 6,7 5,8 8,1 7,3 2,0 7,0 5,7 6,1 4,1

К40

^0Р40 7,7 7,2 9,0 7,2 2,4 6,2 6,8 6,6 5,0

К40

НСР05 2,1 2,6 3,2 1,7 1,3 2,3 2,6

* Фосфор и калий вносили по 1995 г.

В азотно-фосфорном удобрении дозы N20 было явно недостаточно, внесение на фоне Р2о наиболее оптимально для зерновых. При использовании результатов опыта для рекомендаций производственной практике учитывают особенности зоны, где проведено исследование. Для более влажной северо-западной зоны Курганской области имеются разработки Шадринского опытного поля, по которым оптимумы доз азота несколько выше. Для восточной зоны с солонцеватыми чернозёмами исследования проводят на Макушинском опытном поле. Поэтому выводы нашего эксперимента распространяются на выщелоченные чернозёмы центральной зоны Курганской области. В действии состава удобрения на посеве кукурузы та же закономерность: добавление фосфора удваивало прирост урожая. В поиске оптимальной дозы азота для кукурузы в азотно-фосфорном и полном минеральном удобрении более оправдан переход от дозы №(0 к Следующий шаг увеличения дозы азота оплачивался ростом прибавки только два года из шести (1987 и 1991). Добавление дешёвого в те годы калийного удобрения давало положительный эффект при разных дозах азота в четырёх случаях (табл. 2).

2. Сбор сухого вещества неудобренной кукурузы в зернопропаш- в дозе Р20, количество подвижного фосфора составило в среднем

Вариант опыта Годы Среднее При-

1975 1979 1983 1987 1991 1995 бавка 4. Содержание Р2О5 (по Чирикову) в слое почвы 0-20 см от Р40 на бессменном посеве пшеницы, мг/кг

и Вариант опыта Р40К40 2008 г. | 2009 г. 2010 г. 2011 г 2012 г. май (до внесения удобрений) Среднее

осень начало июля

Контроль 14 39 55 47 51 45 42

Прибавка от:

N40 -1 9 20 3 10 0 7 - По стярня - стяци онар 1

N80 -1 4 29 7 13 6 10 - Контроль 63 51 64 41 45 53

N120 -1 8 31 6 9 7 10 " N60 48 36 _ 41 40 41

^0?40 7 5 27 7 11 13 12 5 ^0ПР+Р20 с 80 - - - -

^0Р40 6 9 47 22 19 22 21 11 2008 г.

N120^40 4 13 49 25 24 23 23 13 ^ПР+Р™ с 82 72 78 74 82 78

N40^0^0 3 11 11 7 11 22 11 4 2008 г.

^0Р40К40 7 13 43 20 21 23 21 11 N40 ПРК (Р24) 72 - -

^20Р40К40 9 8 49 30 22 22 23 13 N60 ПРК (Р,4) 54 67 63 60 61

НСР05 12 8 11 7 9 8

В связи с ухудшением обеспечения сельского хозяйства России удобрениями, а также снижением темпов обновления машино-тракторного парка, начиная с 90-х годов ХХ в., в производственной практике снизились объёмы применения удобрений, особенно фосфорных, и использования осенней обработки почвы. Упадок в животноводческой отрасли вызвал сокращение посевов кормовых и, как следствие, увеличение бессменных посевов зерновых. Финансирование научных учреждений тоже ухудшилось. Поэтому с 1996 г. в опыте перестали вносить суперфосфат и хлористый калий. В этих вариантах прослежено за длительностью последействия фосфора. Учёт последействия вели на фоне двух изменений: вместо севооборота введена монокультура пшеницы и вспашка заменена оставлением с осени стерни. За 25 лет фосфорный фон в суммарной дозе составил Р1000, аналогично и калий. Если разделить эту сумму на 42 года, то среднегодовая доза составит Р24. В течение 17 лет после 1995 г. всё ещё проявляется последействие фосфора (табл. 3). На аналогичных вариантах последействия фосфора, где была комбинация не №К, а №, в 2008-2012 гг. стали добавлять по Р20, что в сумме за 42 года составило Р1100. Здесь средняя за 42 года доза фосфора равна Р26. На этих делянках с дозой Р26 проводят многие сопутствующие наблюдения.

Вариант Условная ротация Средне- Прибавка

опыта 7-я 8-я 9-я 10-я взве- от после-

1996- 1999- 2003- 2007- 11 2 шенное действия

1998 2002 2006 2010 2 2 Р40К40

гг. гг. гг. гг.

Контроль 13,0 8,7 11,7 8,1 18,3 6,7 10,4 -

Прибавка от:

N20 2,7 2,7 1,9 1,3 2,6 1,4 2,1 -

N40 3,1 5,4 2,0 1,6 2,9 2,1 2,6 -

N60 2,5 4,3 2,1 0,9 3,2 1,4 2,4 -

^0П*Р40К40 4,4 4,8 3,5 2,3 5,1 2,7 3,7 1,6

5,7 9,2 5,1 4,1 9,6 1,5 6,0 3,4

^0П*Р40К40 6,8 10,5 5,6 4,2 8,8 2,3 6,6 4,2

НСР05 2,6 2,4 2,1 2,2 3,2 1,3

*П-последействие Р1000К1000, внесённых за 1971-1995 гг., средняя доза в расчёте на 42 года - Р24К24.

Очень важно знать, до какого уровня следует повысить содержание подвижного Р2О5 в почве, чтобы азотное удобрение было высокоэффективно. Наблюдения за динамикой Р2О5 в почве позволили не только определить этот уровень (70-80 мг/кг), но и уточнить шкалу обеспеченности растений фосфором для местных условий, что показано в трудах Курганского НИИСХ (Волынкин и др., 2001, 2007, 2010). В таблице 4 приведено содержание Р2О5 на разных фонах в слое почвы 0-20 см. Вполне очевидно, что оно снизилось при внесении одного азота. Последействие фосфора становится всё слабее, поскольку среднее за последние 5 лет содержание Р2О5 снизилось до 61 мг/кг, а на делянках, где в дополнение к такому же фону последействия фосфора с 2008 г. стали вновь вносить суперфосфат

Не менее интересна оценка последействия азотного удобрения. В схеме опыта были варианты разного распределения азота между культурами севооборота: вся сумма на 4 культуры под кукурузу, внесение через год и ежегодное применение. С 1992 г., когда эта часть исследования была завершена, проследили за последействием азота. Как в действии, так и в последействии лучшим был приём внесения азота через год. Более всего проигрывало запасное внесение суммарной дозы в 1-е поле - под кукурузу. Если в первые 5 лет от последействия азота получены прибавки урожая 5-8 ц/га, то в последующие годы прирост урожая составил 1-3 ц/га, а в сухие годы прибавки отсутствовали. В опыте исследовали потери хорошо растворимого и подвижного по профилю почвы нитратного азота за счет вымывания в нижние слои, что было более заметным при 3-й дозе азота и особенно при разовом внесении удобрения.

Для поддержания уровня содержания гумуса, по нашим и литературным данным, решающим является количество растительных остатков. Только на фоне азотно-фосфорного удобрения в дозах К40.60Р26 отмечали достаточное количество остатков и увеличение содержания гумуса. По годам и ротациям оно изменялось так: после ротаций с хорошим увлажнением и более высокими урожаями основной и побочной продукции в следующей ротации во всех вариантах содержание гумуса становилось выше при сохранении преимущества вышеназванных вариантов. После сухих лет картина противоположная. Колебания содержания гумуса по годам на контроле были в пределах 4,35-4,70%, а в вариантах К40.60Р26 - 5,08-6,67%. Вариант К20Р26 обеспечивал содержание гумуса на уровне контроля или ниже. Так, в 2012 г. на 42-й год систематического применения удобрений получены следующие данные содержания гумуса в слое почвы 0-20 см: контроль 4,70%, К20Р26 - 4,48, К40Р26 - 4,82 и К60Р26 - 5,69%.

Первоначально 4-польный севооборот был размещён в трёх полях, позднее - в двух. С 2005 г. в параллельном стационаре вместо стерневого фона ввели поверхностную обработку почвы. В настоящее время сравнению разных систем осенней обработки почвы 8 лет. Три года с лучшим увлажнением преимущество по урожайности в 1,5; 4,6 и 5,7 ц/га было за фоном обработки почвы, а в засушливых условиях - за стерневым (на 1,1-2,8 ц/га зерна), где полнее сохранялись имеющиеся запасы влаги.

Качество урожая оценивалось долей сухого вещества и початков в зелёной массе кукурузы, натурой зерна пшеницы и её белковостью. Повсеместно отмечено положительное влияние удобрений на эти показатели. Достаточно подробно изучали и технологические свойства пшеницы сорта Терция, который в последние годы высевали в нашем опыте. Этот сорт не поражается ржавчиной и отзывчив на применение средств химизации. Такие показатели, как сила муки, объёмный выход хлеба и комплексная оценка хлеба в большей части сравнений за счёт удобрений также улучшались. Анализ данных показал, что в формировании белковости пшеницы особое место принадлежит азотному питанию. Сравнивая результаты по качеству зерна в опыте с параллельными экспериментами в зернопаровом севообороте, можно отметить,

что надёжнее всего получение зерна 3-го класса в поле по пару. Поэтому самыми высокими и стабильными по годам технологические свойства были у первой пшеницы после пара. На стерневом неудобренном фоне за последние 12 лет по широко определяемому признаку качества зерна - содержанию клейковины - повторяемость качества пшеницы на уровне 3-го класса была лишь в 27% лет. За счёт удобрений в дозах ^0-60Р2б частота 3-го класса повышалась до 64-73% лет. В параллельном стационаре, где 8 лет почву с осени обрабатывают, за тот же 12-летний период соответственно получена повторяемость 3-го класса: 27; 64 и 82% лет. При устранении вспашки и переходе на монокультуру пшеницы чаще отмечено преимущество дозы перед но это характерно больше для условий достаточного увлажнения.

Всякая технология возделывания пшеницы будет принята практиками, если она приносит прибыль. Удобрения увеличивают расходы на технологию выращивания пшеницы с 3962 руб/га на контроле до 5946 руб/га. За счёт хорошего уровня средних прибавок (5,8-7,6 ц/га зерна пшеницы) от удобрений прибыль существенно возрастала. При 2343 руб/га на контроле (неудобренный фон) она повышалась до 41294889 руб/га при внесении ^0-60Р26. Это обеспечило рост рентабельности с 59 до 69-77% (при подсчётах взята средняя за последние 5 лет цена на зерно пшеницы). Если достигался 3-й класс качества пшеницы, то цена каждого центнера зерна обычно повышалась на 50-70 руб. Подсчёты с учётом качества пшеницы показали снижение рентабельности на контроле до 52% и повышение её на удобряемых фонах до 82%.

Выводы. На выщелоченном чернозёме с низким содержанием подвижного фосфора азотное удобрение значительно эффективнее в сочетании с фосфорным. При этом оптимальная доза азота для пшеницы - 40-50 кг/га, для кукурузы - 7080 кг/га, оптимальная доза фосфора - Р20. Средний уровень прибавок пшеницы 5-7 ц/га в варианте ^0Р20 обеспечивал достаточно высокую окупаемость затрат на внесение удобрений. Данные о длительности последействия азота и фосфора служат основанием для дифференцированного подхода к применению удобрений на разных полях сельскохозяйственных предприятий при условии знания истории поля и истории его удобренности. Литаратура

1. Сычёв В.Г., Романенков В.А. Состояние и перспективы развития агрохимических исследований в геграфической сети опытов с удобрениями// Материалы Регионального научно-методического совещания учёных-агрохимиков Географической сети опытов с удобрениями Северного Кавказа (г. Ставрополь, 14-15 сентября 2006 г.).- М.: ВНИИА, 2007.- С. 14-25. 2. Есаулко А.Н., Агеев В.В., Гречишкина Ю.И. и др. К 30-летию стационара кафедры агрохимии СГАУ (Результаты, проблемы, перспективы)// Материалы Регионального научно-методического совещания учёных-агрохимиков Географической сети опытов с удобрениями Северного Кавказа (г. Ставрополь, 14-15 сентября 2006 г.). -М.: ВНИИА, 2007.- С. 58-60. 3. Волынкин В.И., Волынкина О.В. Данилова Л.Ф. и др. Научные основы системы удобрения сельскохозяйственных культур в севообороте/ Научные основы систем земледелия Курганской области.- Курган, 2001.- С.62-110. 4. Волынкин В.И., Волынкина О.В. Телегин В.А. и др. Плодородие полей и эффективность применения удобрений на чернозёмах Зауралья.-Куртамыш, 2007. -78 с. 5. Волынкин В.И., Волынкина О.В. Усовершенствованные приёмы удобрения в адаптивно-ландшафтном земледелии.- Куртамыш, 2010.- 297с.

Effect of fertilizer composition and nitrogen rate at the systematic application in crop rotation and for wheat monoculture

V. I. Volynkin, O.V. Volynkina Kurgan Research Institute of Agriculture, Russian Academy of Agricultural Sciences, Sadovoe, Ketovo raion, Kurgan oblast, 641325 Russia

A long-term stationary experiment has been established on the Central experimental field of the Kurgan Research Institute of Agriculture in 1971. During 42 years of studies, the experimental design remained unchanged, but some modifications were made to acquire additional information. Data on the following issues have been obtained: the effect and aftereffect of fertilizers on crop yield, crop quality, soil properties, relationship of fertilizing systems with tillage practice and weed control in a four-course grain-row crop rotation and wheat monoculture.

Keywords: fertilizing system, crop rotation, monoculture, crop quality.