Влияние длительного применения возрастающих доз минеральных удобрений на продуктивность севооборота

DOI: 10.18454/IRJ.2016.53.059 Конова А.М.1, Гаврилова А.Ю.2

1 Кандидат сельскохозяйственных наук, 2аспирант, Смоленский научно-исследовательский институт сельского хозяйства ВЛИЯНИЕ ДЛИТЕЛЬНОГО ПРИМЕНЕНИЯ ВОЗРАСТАЮЩИХ ДОЗ МИНЕРАЛЬНЫХ УДОБРЕНИЙ

НА ПРОДУКТИВНОСТЬ СЕВООБОРОТА

Аннотация

В статье представлены данные по изучению влияния возрастающих доз минеральных удобрений на продуктивность севооборота. Самым эффективным средством повышения урожайности сельскохозяйственных культур являлось применение полного минерального удобрения. Наибольшая продуктивность севооборота - 47,6 ц/га зерновых единиц - была получена во второй ротации при внесении минеральных удобрений в дозе N147-161P200K160-Полученные уравнения регрессии также статистически достоверно подтверждали, что на величину урожая оказывали влияние все виды внесённых минеральных удобрений.

Ключевые слова: минеральные удобрения, севооборот, продуктивность, дерново-подзолистая легкосуглинистая почва.

^nova A.M.1, Gavrilova A.U.2 1 PhD in Agriculture, 2postgraduate student, Smolensk research institute of agriculture INFLUENCE OF LONG APPLICATION OF INCREASING DOSES OF FERTILIZERS ON EFFICIENCY OF CROP ROTATION

Abstract

The article presents data on the effect of increasing doses of mineral fertilizers on the productivity of crop rotation. The most effective means of increasing crop yields was the application of complete fertilizer. The highest productivity of a crop rotation - 47,6 с/ha of grain units - was received in the second rotation when making a complete fertilizer in the dose of N147-161P200K160. The regression equations also statistically confirmed that the yield was influenced by all kinds mineral fertilizers.

Keywords: mineral fertilizers, crop rotation, productivity, sod-podzolic light loamy soil.

В почвах происходят разнообразные процессы аккумуляции, трансформации и деструкции органических и минеральных веществ. При нарушении экономических, технологических, техногенных, экологических и других подходов к сохранности почвы происходит её деградация, которую остановить или предотвратить можно только путём рационального применения минеральных и органических удобрений, химических средств защиты растений и мелиорантов [1]. Полностью отказаться от использования минеральных удобрений даже на высокоплодородных почвах, которые длительное время получали достаточное количество удобрений, нельзя. На бедных же питательными элементами почвах при отрицательном их балансе в системе почва - растение ограничение применения всех видов удобрений приводит к резкому снижению продуктивности пашни [2].

Чтобы остановить истощение пашни, нужно восстановить ресурсную базу и изыскать новые источники дополнительного поступления питательных веществ в почву. Для получения урожайности на уровне 22 ц/га (нижний порог окупаемости приобретаемой техники, удобрений и т.д.) необходимо вносить от 50 до 80 кг/га д.в. (фактически вносится всего 10 кг д.в. на 1 га посевной площади, т.е. в 5 - 8 раз меньше потребности). Сокращение применения удобрений приводит к тому, что в последние годы в большинстве хозяйств урожай сельскохозяйственных культур получают в результате потерь стратегических запасов гумуса, азота, фосфора и калия, для восстановления которых потребуются большие экономические затраты и длительное время [3, 4].

Методика исследований. Длительный многофакторный полевой опыт был заложен в 1967-1969 гг. на опытном поле ФГБНУ Смоленский НИИСХ. Схема опыта содержит 81 вариант. В опыте изучались 9 (включая контроль) последовательно возрастающих доз азотных, фосфорных и калийных удобрений и их различные сочетания. Повторность опыта двукратная. Количество полей в натуре - 3. Посевная площадь делянок в первом поле 115 м2, во втором и третьем - 88 м2, учетная площадь для зерновых и клевера в первом поле 76 м2, во втором и третьем - 54 м2. Для краткости обозначения вариантов, последние представлены в кодированных единицах, где первая цифра означает азот, вторая - фосфор, третья - калий. Единичная доза азота и фосфора равна 20 кг, калия - 25 кг/га д.в. Исследования проводили в 7-ми ротациях в зернотравянопропашном севообороте со следующим чередованием культур: ячмень с подсевом клевера, клеверный пар, озимая пшеница, картофель, ячмень, овёс на зерно. Для математической обработки экспериментальных данных использовали регрессионный метод анализа.

Условия проведения исследований. Почва опытного участка дерново-подзолистая среднесуглинистая на моренном суглинке со следующими агрохимическими показателями: содержание гумуса (по Тюрину) 2,0 - 2,2%; рНка - 4,9; гидролитическая кислотность - 4,2 мг-экв; обменная кислотность - 0,35 мг-экв/100 г почвы; содержание обменного калия (по Масловой) - 70-100 мг/кг почвы; подвижного фосфора - 25-50 мг/кг почвы; степень подвижности фосфатов - 0,03 мг/л.

Агроклиматические и погодные условия в годы проведения исследований в целом были типичными для зоны, но различались по показателям коэффициентов увлажнения территории: 1987, 1989, 1991, 1993, 1997, 1998, 2000, 2003 годы были избыточно влажными; 1992, 1996, 2002, 2004 годы - сухими; 1990, 1995, 1999, 2001, 2005 годы - близкими к норме.

Результаты исследований. Для оценки продуктивности севооборота при разном уровне насыщения его удобрениями была определена среднегодовая урожайность общей и основной продукции с 1 га севооборотной площади, выраженная в зерновых единицах (з.е.) (рис. 1).

Как показали исследования, наиболее сильное положительное влияние на продуктивность севооборота во всех ротациях оказывало полное минеральное удобрение. С увеличением годовых доз удобрений до ^47-161Р200К160 (вариант 888) продуктивность севооборота за первую и вторую ротации повысилась от 22,7 - 23,7 до 47,6 ц зерновых единиц с 1 га. В третьей ротации, где изучали последствие внесённых ранее фосфорно-калийных удобрений на оптимальном азотном фоне, наблюдалась та же тенденция к увеличению урожайности общей и основной продукции, но в меньших размерах. Так, с повышением годовых доз удобрений до М76-112 продуктивность возрастала от 27,9 до 34,6 ц/га з.е. и от 24,2 до 39,4 ц/га з.е. соответственно.

g 45

со

000 111 222 333 444 555 666 777 888

Дозы удобрений (NPK), кг/га

• I ротация • III ротация • V ротация о VII ротация

Рис. 1 - Урожайность основной продукции севооборота в зависимости от доз полного минерального удобрений,

ц/га з.е. в год

Возобновление внесения минеральных удобрений в четвёртой и пятой ротациях положительно сказалось на продуктивности севооборота и позволило получить до 44,4 ц/га зерновых единиц общей продукции и 40, 0 ц/га зерновых единиц основной продукции. Но в последние 14 лет возникшие финансовые трудности по приобретению удобрений не позволили вносить их в полной мере, что не лучшим образом сказалось и на урожайности общей продукции. График заметно иллюстрирует тенденцию к снижению этого показателя до 30,4 и 34,6 ц/га з.е. (шестая и седьмая ротации севооборота соответственно), по сравнению с предыдущими ротациями.

Особенности действия минеральных удобрений на продуктивность севооборота отражены в уравнениях регрессии (табл. 1).

Приведенные уравнения показывают, что в рассматриваемых условиях в первой и второй ротациях севооборота проявлялось положительное взаимодействие между основными видами удобрений. Наиболее значительным и устойчивым было взаимодействие фосфорных удобрений с азотными и калийными. Слабее проявлялось взаимодействие азота и калия.

В третьей ротации наблюдалось положительное действие на урожайность общей и основной продукции севооборота ранее внесённых калийных удобрений и взаимодействие свежевнесённых азотных удобрений с запасами фосфора в почве.

Из уравнений по четвёртой и пятой ротациям видно, что на величину урожая оказывали положительное влияние все виды внесённых минеральных удобрений. Но действие их носило затухающий характер, на что указывает степень 0,5 при N, P, K.

На протяжении шестой ротации, где изучалось последействие ранее внесённых удобрений, на продуктивность севооборота влияли только азотные и фосфорные удобрения.

Таблица 1 - Уравнения регрессии, отражающие закономерности действия удобрений на продуктивность

севооборота по ротациям, ц/га з. ед. в год

Продукция Уравнение регрессии R

Общая Первая ротация (1967 - 1974 гг.) у = 22,7 + 5,58^0,5 -1,33^ + 4,03Р0,5 - 0,66Р + 1,62К0,5 + 0,76(^Р)0'5 0,982

Основная + 0,34(РК )0,5 у = 18,7 + 3,47N05 - 0,92N + 3,93Р05 - 0,58Р + 1,41К05 + 0,49(^Р)°'5 + 0,22^К )0,5 0, 986

Общая Вторая ротация (1973 - 1980 гг.) у = 23,7 + 4,19N05 -1,02N + 3,94Р0 5 - 1,08Р + 4,69К0 5 - 0,974

Основная 0,97К + 0,73^Р)0,5 + 0,73^Р)0,5 + 0,79(РК )0,5 у = 20,2+3,06N05 - 0Щ+3,4Р0,5 - 0,92Р+3,65К0,5 - 0,93К +0,51( МР)0'5 + 0,38(Ж )°,5 + 0,71(РК Г5 0,978

Общая Основная Третья ротация (1979 - 1986 гг.) у = 27,9 - 0,92N - 0,88Р + 1,72К0 5 + 2,03(NP)0•5 у = 24,23 - 0,87N - 0,82Р + 1,71К0 5 + 1,88(ЛР)0'5 0,843 0,851

Общая Основная Четвертая ротация (1985 - 1990 гг.) у = 22,15 + 4^0,5 + 3,2Р0,5 + 4,3К0,5 -1,7(Ж)0,5 у = 20,1 + 4,64N0 5 + 3,06Р0 5 + 4,08К0 5 - ¡^(^К)0,5 0,890 0,891

Общая Основная Пятая ротация (1991 - 1997 гг.) у = 27,66 + 3,42N0,5 + 3,08Р0 5 + 5,19К0 5 - 2,03(NK)0•5 у = 25,2 + 2,94N0,5 + 2,81Р0,5 + 4,62К0,5 - 1,81(ЛК)0,5 0,880 0,870

Общая Основная Шестая ротация (1998 - 2004 гг.) у = 23,20 + 0,95(РК )0,5 у = 18,6 + 0,92 N05 + 1,5Р05 0,790 0,810

Общая Основная Седьмая ротация (2005 - 2012 гг.) у = 20,16 +1,39N05 + 1,51Р05 + 0,78К у = 18,55 +1,29N05 +1,46 Р05 + 0,78К 0,922 0,920

С наступлением седьмой ротации в севообороте ситуация несколько улучшается, так как в повышении урожайности участвовали все виды внесённых минеральных удобрений, особенно калийных. Их действие носило прямолинейный характер, то есть каждые 15 кг/га этих удобрений обеспечивали прибавку урожая общей продукции на 0,78 ц/га.

Заключение. Самым эффективным средством повышения продуктивности севооборота в условиях опыта, при своевременном и качественном выполнении других агротехнических приёмов, являлось применение полного минерального удобрения. С увеличением доз азотных, фосфорных и калийных удобрений до N161P20oKi6o урожайность общей и основной продукции повышалась от 23,7 до 47,6 и от 20,2 до 39,4 ц/га з.е. в год соответственно, а прибавка составила 23,9 и 19,2 ц/га з.е. общей и основной продукции.

Список литературы/References

1. Иванова Т. И. Прогнозирование эффективности удобрений с использованием математических моделей / Т. И. Иванова. - М.: Агропромиздат, 1989. - 235 с.

2. Конова А. М. Региональная система земледелия Смоленской области / А. М. Конова, А. Ю. Гаврилова, Э. С. Рекашус и др. - Смоленск: «Агронаучсервис», 2013. - 277 с.

3. Конова А. М. Урожайность и качество зерна озимой ржи при длительном применении минеральных удобрений в севообороте на дерново - подзолистой среднесуглинистой почве / А. М. Конова, Л. М. Державин, Л. Н. Самойлов // Достижения науки и техники АПК. - 2011. - № 5. - С. 23-26.

4. Конова А. М. Формирование продуктивности нового сорта картофеля в зависимости от норм минеральных удобрений, сроков и схем посадки / А. М. Конова, Л. К. Чехалкова, А. Ю. Гаврилова // Плодоводство и ягодоводство России. - 2015. - Т. 43. - С. 104-110.

Список литературы на английском языке/References in English

1. Ivanova T. I. Prognozirovanie jeffektivnosti udobrenij s ispol'zovaniem matematicheskih modelej [Forecasting the effectiveness of fertilizers using mathematical models] / T. I. Ivanova. - M.: Agropromizdat, 1989. - 235 P. [in Russian]

2. Konova A. M. Regional'naja sistema zemledelija Smolenskoj oblasti [The regional farming system of the Smolensk region] / A. M. Konova, A. Ju. Gavrilova, Je. S. Rekashus i dr. - Smolensk: «Agronauchservis», 2013. - 277 P. [in Russian]

3. Konova A. M. Urozhajnost' i kachestvo zerna ozimoj rzhi pri dlitel'nom primenenii mineral'nyh udobrenij v sevooborote na dernovo - podzolistoj srednesuglinistoj pochve [Yield and grain quality of winter rye during long - term application of fertilizers in crop rotation on sod - podzolic loamy soil] / A. M. Konova, L. M. Derzhavin, L. N. Samoilov // Dostizhenija nauki i tehniki APK [Achievements of Science and Technology of AIC]. - 2011. - № 5. - P. 23-26. [in Russian]

4. Konova A. M. Formirovanie produktivnosti novogo sorta kartofelja v zavisimosti ot norm mineral'nyh udobrenij, srokov i shem posadki [The formation of productivity of the new variety of potatoes depending on the norms of mineral fertilizers, terms and planting schemes] / A. M. Konova, L. K. Chehalkova, A. Yu. Gavrilova // Plodovodstvo i jagodovodstvo Rossii [Pomiculture and small fruits culture in Russia]. - 2015. - V. 43. - P. 104-110. [in Russian]

DOI: 10.18454/IRJ.2016.53.071 Конова А.М.1, Гаврилова А.Ю.2, Самойлов Л.Н.3

1 Кандидат сельскохозяйственных наук, Смоленский научно - исследовательский институт сельского хозяйства, 2аспирант, Смоленский научно - исследовательский институт сельского хозяйства, 3кандидат биологических наук, Всероссийский научно-исследовательский институт агрохимии

имени Д. Н. Прянишникова УРОЖАЙНОСТЬ И КАЧЕСТВО КАРТОФЕЛЯ В ЗАВИСИМОСТИ ОТ ДЛИТЕЛЬНОГО ПРИМЕНЕНИЯ АГРОХИМИЧЕСКИХ СРЕДСТВ НА ДЕРНОВО-ПОДЗОЛИСТЫХ ЛЕГКОСУГЛИНИСТЫХ ПОЧВАХ СМОЛЕНСКОЙ ОБЛАСТИ

Аннотация

В статье представлены данные по изучению влияния длительного применения агрохимических средств на урожайность и качество картофеля в условиях дерново-подзолистых легкосуглинистых почв. Наибольшая урожайность картофеля получена в четвёртой ротации при внесении максимальных доз минеральных удобрений (380 ц/га). Содержание крахмала определялось в основном калийными удобрениями. При применении удобрений крахмалистость картофеля снижалась в среднем на 0,22-0,44%, при максимальной дозе калия это снижение в зависимости от условий года колебалось от 1,8 до 3,5%. Содержание нитратов в клубнях картофеля зависело от применения азотных удобрений.

Ключевые слова: картофель, минеральные удобрения, урожайность, качество, крахмал, нитраты.

^nova A.M.1, Gavrilova A.U.2, Samoilov L.N.3

1PhD in Agriculture, Smolensk research institute of agriculture

2postgraduate student, Smolensk research institute of agriculture

3PhD in Biology, All-Russian scientific and research institute of agrochemistry named after D. N. Pryanishnikov YIELD AND QUALITY OF POTATO DEPENDING ON THE PROLONGED USE OF AGROCHEMICALS ON SOD - PODZOLIC LIGHT LOAMY SOILS OF THE SMOLENSK REGION

Abstract

The article presents data on the effect of prolonged use of agrochemicals on yield and quality of potatoes in the conditions of sod-podzolic light loamy soils. The highest yields of potatoes are obtained in the fourth rotation when making maximum doses of mineral fertilizers (380 с/ha). The starch content was determined mainly potash fertilizers. When applying fertilizers starch content of potato was decreased by an average of0,22-0,44%, with a maximum dose of potassium is reduced depending on the conditions of the year ranged from 1,8 to 3,5%. The nitrate content in potato tubers depended on the application of nitrogen fertilizers.

Keywords: potato, mineral fertilizers, yield, quality, starch, nitrates.

Важнейшее условие получения высоких урожаев картофеля на почвах Нечернозёмной зоны - регулярное мрименение минеральных удобрений. Но нарушение баланса основных элементов питания может привести к аккумуляции в клубнях картофеля сверхнормативного количества нитратов [1].

Производство экологически безопасной продукции является ключевой задачей при осуществлении сельскохозяйственной деятельности. Одним из направлений обеспечения качества и безопасности сельскохозяйственной продукции является комплексное регламентирование производства ее с учетом качества и безопасности почв, средств защиты растений, агрохимикатов. Так как массовый и необоснованный отказ от применения средств химизации (удобрений, пестицидов) может привести к ухудшению безопасности продовольствия от снижения питательной и витаминной ценности продукции при отказе от применения минеральных удобрений до массового заражения зерновых культур и продуктов их переработки микотоксинами при отказе от применения средств защиты растений. Только разумный подход и постоянное использование современных инновационных методов может быть в основе обеспечения продовольственной безопасности [2, 3].

Методика исследований. В ФГБНУ Смоленский НИИСХ изучали особенности действия и последействия возрастающих доз и различных сочетаний основных видов минеральных удобрений на урожайность и качество картофеля. Исследования проводили в длительном многофакторном полевом опыте, заложенном в 1967 году, в пяти ротациях севооборота.

Предшественником картофеля был ячмень. Изучалось девять (включая нулевую) доз каждого из трех основных элементов питания. Дозы азота и калия в первых двух ротациях увеличивали от 40 до 320 кг/га, фосфора - от 30 до 240 кг/га. В 3 -й ротации севооборота изучали последействие ранее внесенных фосфорных и калийных удобрений на фоне N - 160 кг/га. В 4-й ротации дозы азота и калия увеличивали от 40 до 320 кг/га, фосфора - от 20 до 160 кг/га. В 5-