Азотные удобрения и продуктивность кормовых севооборотов

УДК 631.582 doi: 10.30766/2072-9081.2018.63.2.69-73

Азотные удобрения и продуктивность кормовых севооборотов А.К. Свечников, В.М. Изместьев, Е.А. Соколова

Марийский научно-исследовательский институт сельского хозяйства -филиал ФГБНУ «Федеральный аграрный научный центр Северо-Востока имени Н.В. Рудницкого», п.. Руэм, Республика Марий Эл, Российская Федерация

При наличии бобовых трав в структуре кормовых севооборотов возможно снижение эффективности внесения азотных удобрений на дерново-подзолистой почве. В этой связи проведена сравнительная оценка продуктивности шестипольных кормовых севооборотов с 16%, 33 и 50% насыщенностью бобово-злаковыми травосмесями на фоне внесения минеральных удобрений (Р60К60, К60Р60К60). Исследования проводили в 2013-2017 гг. в условиях Республики Марий Эл Установлено, что продление срока использования многолетних бобово-злаковых трав в изучаемых кормовых севооборотах на один год сопровождалось увеличением сбора сухого вещества на 1,1-2,1 т/га, обменной энергии - на 6,7-16,5 ГДж/га, сырого протеина - на 2,3-3,7 ц/га. Длительное внесение минерального азота сопровождалось тенденцией роста продуктивности кормовых севооборотов с многолетними бобово-злаковыми травами на 9-21%. При этом однолетние и озимые культуры, изучаемые в севооборотах, за исключением однолетних трав с подсевом многолетних трав в условиях 2013 г., обеспечивали достоверные прибавки продуктивности. Наибольший прирост продуктивности отмечается в первом севообороте, где многолетний агроценоз используется всего 1 год. Внесение минерального азота в большей мере сопровождалось повышением сбора сырого протеина, чем других показателей продуктивности изучаемых культур кормовых севооборотов.

Ключевые слова: кормовой севооборот, бобово-злаковые, азот, продуктивность, сухое вещество, обменная энергия, сырой протеин

Применение минеральных удобрений -один из лучших приёмов повышения урожайности сельскохозяйственных культур. Потенциал их максимальной эффективности, экономности и окупаемости лучше всего может проявляться в севообороте [1, 2, 3].

На дерново-подзолистой почве азотные удобрения наиболее эффективны [4], поскольку азот является лимитирующим элементом питания в такой почве. Причем его дефицит наблюдается даже при длительном внесении повышенных доз азотных удобрений [5, 6, 7].

Известно об использовании растениями агроэкосистемы 20-35% азота минеральных удобрений, на которые приходится затрачивать немалые средства. Альтернативой служит биологическая форма элемента, которую синтезируют и аккумулируют азотофиксирующие бактерии преимущественно в симбиозе с бобовыми травами. Постепенное использование биологического азота повышает коэффициент его усвоения до 60-70%. Кроме того, такой азот, полученный в результате азотофиксации - бесплатный [8]. Поэтому изучение продуктивности кормовых севооборотов в зависимости от насыщенности многолетними бобово-злаковыми травами и количества внесенного минерального азота актуально в зоне распространения дерново-подзолистых почв и обладает определенной новизной для условий Республики Марий Эл.

Цель исследований - провести сравнительную оценку продуктивности кормовых севооборотов с использованием многолетних

бобово-злаковых трав при долговременном внесении минерального азота и без применения последнего.

Материал и методы. Полевой опыт по изучению влияния азотных удобрений и кормовых севооборотов с различным насыщением бобово-злаковыми травами на их продуктивность ведётся стационарно. Испытуемые кормовые севообороты расположены во времени на опытном поле Марийского НИИСХ - филиале ФГБНУ ФАНЦ Северо-Востока с систематическим расположением делянок в четырёхкратной повторности. Почва участка определена как дерново-подзолистая среднесуглинистая с пахотным слоем 30-сантиметровой глубины с высоким содержанием подвижных форм питательных элементов - типичная для центральной зоны Республики Марий Эл. Все шестипольные севообороты, изучаемые в течение пяти лет (с 2013 по 2017 гг.), имели не менее одного поля бобово-злаковых трав и различались насыщенностью данными культурами:

- 16%: однолетние травы (вика + овёс) с подсевом многолетних трав (клевер + люцерна + тимофеевка) - многолетние травы (клевер луговой + люцерна + тимофеевка) первого года пользования (г.п.) - озимая рожь на зелёный корм + поукосно горчица - ячмень на фуражные цели - однолетние травы (вика + овёс) + поукосно горчица - силосные;

- 33%: однолетние травы (вика + овёс) с подсевом многолетних трав (клевер + люцерна + тимофеевка) - многолетние травы (клевер лу-

говой + люцерна + тимофеевка) первого г.п. -многолетние травы (клевер луговой + люцерна + тимофеевка) второго г.п. - озимая рожь на зелёный корм + поукосно горчица - ячмень на фуражные цели - однолетние травы (вика + овёс) + поукосно горчица;

- 50%: однолетние травы (вика + овёс) с подсевом многолетних трав (клевер + люцерна + тимофеевка) - многолетние травы (клевер луговой + люцерна + тимофеевка) первого г.п. -многолетние травы (клевер луговой + люцерна + тимофеевка) второго г.п. - многолетние травы (клевер луговой + люцерна + тимофеевка) третьего г.п. - озимая рожь на зелёный корм + поукосно горчица - ячмень на фуражные цели.

Фосфорно-калийные удобрения (двойной суперфосфат, хлористый калий) вносили фоном ежегодно под основную культуру по 60 кг д.в./га, азотные (аммиачная селитра) - по 60 кг. д.в./га весной под однолетние культуры и озимую рожь в качестве весенней подкормки. При возделывании многолетних бобово-злако-вых трав азотные удобрения не применялись. В результате за пять лет ротации в первом севообороте внесено 240 кг д. в./га азота, во втором - 180 кг д.в./га, в третьем - 120 кг д.в./га.

Агротехнические мероприятия выполнялись согласно рекомендациям по выращиванию испытуемых культур в Нечерноземной зоне. Учеты урожая, вычисления сбора сухой массы,

сырого протеина и обменной энергии, а также другие учеты и наблюдения выполнялись согласно методическим указаниям [9]. Погодные условия вегетационных периодов в годы исследований были вполне благоприятными для роста и развития испытуемых культур.

Результаты и их обсуждение. Высокая продуктивность кормовых севооборотов обусловлена высоким плодородием почвенного покрова и внесением рекомендуемых для дерново-подзолистых почв Республики Марий Эл доз фосфорно-калийных удобрений (табл. 1). В среднем за годы исследований двухгодичное использование многолетней бобово-злаковой травосмеси (II севооборот) по отношению к одногодичному (I севооборот) увеличивало сбор сухого вещества не менее чем на 30%. Дальнейшее продление срока использования травосмеси с двух до трёх лет (III севооборот) позволило увеличить значение данного показателя ещё на 43%. Сбор обменной энергии достоверно возрастал по мере увеличения степени насыщенности севооборотов бобо-во-злаковыми травами. Таким образом, увеличение насыщенности шестипольных кормовых севооборотов многолетними бобово-злаковыми травами с 16 до 50% позволило сформировать в среднем за пять лет ротации дополнительно 3,2 т/га сухого вещества и 23,2 ГДж/га обменной энергии.

Таблица 1

Продуктивность кормовых севооборотов

Вариант Сбор сухого вещества, т/га Сбор сырого протеина, ц/га Сбор обменной энергии, ГДж/га

I севооборот NPK 4,0 Среднее 4,7 Среднее 35,9 Среднее

PK 3,3 3,7 3,8 4,3 29,6 32,8

II севооборот NPK 5,0 Среднее 7,1 Среднее 41,4 Среднее

PK 4,6 4,8 6,1 6,6 37,5 39,5

III севооборот NPK 7,2 Среднее 11,0 Среднее 58,9 Среднее

PK 6,5 6,9 9,6 10,3 53,0 56,0

НСР05 вариантов 0,9 1,4 8,0

НСР05 севооборот 0,7 1,0 5,6

НСР05 удобрения F,<F ф т F,<F ф т F,<F ф т

Доля многолетних бобово-злаковых трав в структуре кормового севооборота наиболее сильное влияние оказала на сбор сырого протеина. Каждый год продления срока использования травосмеси в севообороте (с одного до трёх) сопровождался увеличением сбора сырого

протеина примерно на 55%, а именно 2,3 ц/га -при переходе с одногодичного на двухгодичное использование и 3,7 ц/га - с двухгодичного на трёхгодичное. В результате повышения насыщения севооборотов многолетними бобово-зла-ковыми травами с 16 до 50% в среднем за пять

лет наблюдений дополнительно синтезировалось 6 ц/га (140%) сырого протеина.

В целом за пять лет ротации всех изучаемых кормовых севооборотов прослеживались тенденции повышения их продуктивности в результате внесения аммиачной селитры на 9-21%. При этом они были несущественными, как и в предыдущих исследованиях [10]. Применение минерального азота наиболее эффективным было в севообороте с одногодичным использованием многолетней бобово-злаковой травосмеси, в котором повышение среднегодовой продуктивности севооборота в среднем за пять лет исследований составило 21,0-23,7%.

Внесение азота наибольшее влияние оказало на сбор сырого протеина, особенно в первом севообороте, где прибавка составила почти 24%.

Необходимо заметить, что изменения продуктивности испытуемых культур в годы применения азотных удобрений в изучаемых кормовых севооборотах, отраженные в таблице 2, за исключением данных первого года рота-

ции (2013 г.), поскольку увеличение продуктивности от азота находилось в пределах ошибки опыта, и продуктивности многолетних трав, под которые азот не вносили, были существенны. В укосах озимой ржи и поукосной горчицы прибавка сбора сухого вещества от внесения азотного удобрения была самой высокой -1,8 т/га (49%) на третий год ротации (2015 г.) первого севооборота и почти такая же - 1,7 т/га (39%) - на пятый год ротации (2017 г.) второго севооборота. У ячменя наибольший прирост показателей продуктивности под воздействием минерального азота отмечали на пятый год ротации второго севооборота с большей насыщенностью многолетними бобово-злаковыми травами. Увеличение сбора сырого протеина испытуемыми культурами от внесения азота было более выраженным - 1,0-3,4 ц/га (18-79%). Сильнее всего выделился второй севооборот, в основном за счёт влияния азотных удобрений, внесённых под яровой ячмень на пятый год ротации севооборота.

Таблица 2

Продуктивность культур в кормовых севооборотах при применении азотных удобрений

№ севооборота 2015 г. 2016 г. 2017 г.

ЫРК РК прибавка* культура ЫРК РК прибавка культура ЫРК РК прибавка культура

Сбор сухого вещества, т/га

I 5,5 3,7 1,8 ОзР + Г** 2,9 2,3 0,6 Ячмень 4,7 4,2 0,5 В + О***

II - - - - 5,0 4,7 0,3 ОзР + Г 3,4 2,4 1,0 Ячмень

III - - - - - - - - 6,1 4,4 1,7 ОзР + Г

Сбор сырого протеина, ц/га

I 3,6 2,6 1,0 ОзР + Г 4,0 2,7 1,3 Ячмень 8,2 6,9 1,3 В + О

II - - - - 6,6 5,5 1,1 ОзР + Г 7,7 4,3 3,4 Ячмень

III - - - - - - - - 7,8 5,4 2,4 ОзР + Г

Сбор обменной энергии, ГДЖ/га

I 46 32 14 ОзР + Г 34 26 8 Ячмень 36 33 3 В + О

II - - - - 42 40 2 ОзР + Г 29 21 8 Ячмень

III - - - - - - - - 52 37 15 ОзР + Г

* - прибавка от внесения азотных удобрений; ** - озимая рожь на зелёный корм + поукосно горчица; *** - вика + овёс.

Выводы. Продление срока использования многолетних бобово-злаковых травосмесей в шестипольных кормовых севооборотах с одного года до трёх лет в условиях Республики Марий Эл обеспечивает увеличение среднегодового сбора сухого вещества на 86% (3,2 т/га), обменной энергии на 70% (23,2 ГДж/га), сырого

протеина на 139% (6,0 ц/га). Длительное применение в кормовых севооборотах минерального азота способствовало существенному росту продуктивности однолетних и озимых культур В среднем за 5 лет ротации шестипольных кормовых севооборотов с многолетними бобово-злаковыми травосмесями наблюдает-

ся тенденция повышения их продуктивности от применения минерального азота. Самая высокая прибавка продуктивности кормовых севооборотов (21-24%) от внесения рекомендуемых доз аммиачной селитры чаще всего наблюдается при однолетнем использовании травосмеси из клевера, люцерны и тимофеевки, поскольку в этот севооборот её вносят в наибольшем количестве. Отзывчивость культур севооборотов на внесение данного удобрения лучше всего проявляется в сборе сырого протеина.

Список литературы

1. Лошаков В.Г. Севооборот и плодородие почвы. М.: ВНИИА, 2012. 512 с.

2. Турусов В.И., Гармашов В.М., Абанина О.А., Михина Т.И., Дронова Н.В. Оптимальные чередования сельскохозяйственных культур в севооборотах плакорных агроландшафтов юго-востока Центрально-Чернозёмного района // Достижения науки и техники АПК. 2016. № 2. С. 54-57.

3. Целуйко О.А., Пасько С.В., Медведева В.И. Влияние удобрений на продуктивность севооборотов различных конструкций // Известия ОГАУ 2016. №3 (59). С. 57-60.

4. Воробьёв В. Агрономическая эффективность систем удобрения в севооборотах на дерново-подзолистых почвах // Международный сельскохозяйственный журнал. 2016. № 1. С. 37-36.

5. Кореньков Д.А., Руделев Е.В. Минерализация - иммобилизация азота почвы и удобрения // Агрохимия. 1984. № 11. С. 130-138.

6. Сапожников H.A. Баланс азота в земледелии Нечерноземной полосы и основные пути улучшения азотного питания культурных растений // Азот в земледелии Нечерноземной полосы. Л.: Колос, 1973. С. 5-33.

7. Кириллова Г.Б., Жуков Ю.П. Содержание гумуса и доступных форм азота в почве в зависимости от различных доз удобрений // Известия ТСХА. 2005. Вып. 2. С. 3-9.

8. Банкина Т.А. Оптимизация цикла азота в дерново-подзолистых почвах агроценозов // Biological Communications. 2006. №1. С.168-176.

9. Новосёлов Ю.К., Киреев, В.Н., Кутузов, Г.П., Каравянский Н.С., Харьков Г.Д. Методические указания по проведению полевых опытов с кормовыми культурами. М., 1997. 155 с.

10. Изместьев В.М., Свечников А.К. Соколова Е.А. Влияние многолетних бобово-злаковых трав на продуктивность кормовых севооборотов // Вестник МарГУ2017. Т. 3. № 3. С. 28-32.

Сведения об авторах:

Свечников Александр Константинович, научный сотрудник, e-mail: koalder@yandex.ru

Изместьев Владимир Михайлович, кандидат сельскохозяйственных наук, ведущий научный сотрудник,

e-mail: izmest@yandex.ru

Соколова Екатерина Алексеевна, младший научный сотрудник, e-mail: katushkina_@mail.ru

Марийский научно-исследовательский институт сельского хозяйства - филиал ФГБНУ «Федеральный аграрный научный центр Северо-Востока имени Н.В. Рудницкого», ул. Победы, д. 10, п. Руэм, Медведевский район, Республика Марий Эл, Российская Федерация, 425231, e-mail: via@mari-el.ru

Agrarnayа nauka Evro-Severo-Vostoka, 2018. Vol. 63, no. 2, pp. 69-73.

doi: 10.30766/2072-9081.2018.63.2.69-73 Productivity of fodder crop rotations depending on the nitrogen fertilizers A.K. Svechnikov, V.M. Izmestyev, E.A. Sokolova

Mari Agricultural Research Institute - Branch of Federal Agrarian Research Center of the NorthEast named N.V.Rudnitsky, Ruem village, Mari El Republic, Russian Federation

Legumes in the structure of fodder crop rotations can cause reducing the efficiency of nitrogen fertilizer application on sod-podzolic soil. A comparative assessment of the productivity of six-field fodder crop rotations with different field number of legume-cereal grasses was carried out on the background of mineral nitrogen application (Р60К60, N60P60K60). The research was carried out in 2013-2017 in crop rotations with 16%, 33% and 50 % legume-cereal grasses saturation in the Mari El Republic. It was noted that one-year extension of period for using perennial legume-cereal grasses in the fodder crop rotations under study was followed by increase in dry matter collection by 1.1-2.1 t/ha, exchange energy - by 6.7-16.5 GJ/ha, and crude protein - by about 2.3-3.7 C/ha. Continuous application of mineral nitrogen led to increasing the productivity of fodder crop rotations with legume-cereal grasses by 9-21%. In crop rotations, target annual and winter crops ensured a significant increase in productivity, with the exception of annual grasses with perennial grasses undersowing in 2013. The greatest increase in productivity was noted in the first crop rotation, where a long-term agrocenosis had been used for 1 year only. The ammonium nitrate application resulted in increase in crude protein collection more than in other productivity indicators of fodder crop rotations target crops.

Key words: fodder crop rotation, legume-cereal, nitrogen, productivity, dry matter, exchange energy, crude protein

References

1. Loshakov V.G. Sevooborot i plodorodie poch-vy. [Crop rotation and soil fertility]. Moscow: VNIIA, 2012. 512 p.

2. Turusov V.I., Garmashov V.M., Abanina O.A., Mikhina T.I., Dronova N.V. Optimal'nye chere-dovaniya sel 'skokhozyaystvennykh kul 'tur v sevooboro-takh plakornykh agrolandshaftov yugo-vostoka Tsen-tral'no-Chernozemnogo rayona. [Optimal crop rotations for upland agro landscapes of the south-east of the Central Black Soil Zone]. Dostizheniya nauki i tekhniki APK. 2016. no. 2. pp. 54-57.

3. Tseluyko O.A., Pas'ko S.V., Medvedeva V.I. Vliyanie udobreniy na produktivnost' sevooborotov razlichnykh konstruktsiy. [Fertilizer effect on the productivity of various structure crop rotations]. Izvestiya OGAU. 2016. no. 3 (59). pp. 57-60.

4. Vorob'ev V. Agronomicheskaya effektiv-nost' sistem udobreniya v sevooborotakh na derno-vo-podzolistykh pochvakh. [Agronomical efficiency of fertilizer systems in field crop rotations on sod-podzolic soils]. Mezhdunarodnyy sel'skokhozyaystvennyy zhur-nal. 2016. no. 1. pp. 37-36.

5. Koren'kov D.A., Rudelev E.V Mineraliza-tsiya - immobilizatsiya azota pochvy i udobreniya. [Mineralization and immobilization of soil nitrogen and fertilizers]. Agrokhimiya. 1984. no. 11. pp. 130-138.

6. Sapozhnikov H.A. Balans azota v zemledelii Nechernozemnoy polosy i osnovnye puti uluchsheniya

azotnogo pitaniya kul 'turnykh rasteniy. [Nitrogen balance in the agriculture of the Non-Black Soil Zone and the main ways to improve the nitrogen nutrition of cultivated plants]. Azot v zemledelii Nechernozemnoy polosy. [Nitrogen in the agriculture of the Non Black Soil Zone]. Leningrad: Kolos, 1973. pp. 5-33.

7. Kirillova G.B., Zhukov Yu.P. Soderzhanie gumma i dostupnykh form azota v pochve v zavisi-mosti ot razlichnykh doz udobreniy. [Humus content and some nitrogen forms in soil depending on different doses of fertilizers applied]. Izvestiya TSKhA. 2005. Iss. 2. pp. 3-9.

8. Bankina T.A. Optimizatsiya tsikla azota v dernovo-podzolistykh pochvakh agrotsenozov. [Optimization of the nitrogen cycle in sod-podzolic soils of agrocenoses]. Biological Communications. 2006. no. 1. pp. 168-176.

9. Novoselov Yu.K., Kireev, VN., Kutuzov, G.P., Karavyanskiy N.S., Khar'kov G.D. Metodicheskie ukazaniya po provedeniyu polevykh opytov s kor-movymi kul'turami. [Methodical guidelines for conducting field experiments with fodder cultures]. Moscow, 1997. 155 p.

10. Izmest'ev V.M., Svechnikov A.K. Sokolo-va E.A. Vliyanie mnogoletnikh bobovo-zlakovykh trav na produktivnost' kormovykh sevooborotov. [Influence of perennial legume-cereal grasses on the productivity of fodder crop rotations]. VestnikMarGU. 2017. Vol. 3. no. 3. pp. 28-32.

Information about the authors:

A.K. Svechnikov, researcher, e-mail:koalder@yandex.ru,

V.M. Izmestyev, PhD in Agriculture, leading researcher, e-mail:izmest@yandex.ru, E.A. Sokolova, junior researcher, e-mail:katushkina_@mail.ru

Mari Agricultural Research Institute - Branch of Federal Agrarian Research Center of the North-East named N.VRud-nitsky, 10, Pobedy St., Ruem village, Medvedevsky district, Mari El Republic, Russian Federation, 425231, e-mail:via@mari-el.ru