Влияние азотных удобрений на продуктивность озимой пшеницы на черноземах юга Центрального Черноземья

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук

Влияние азотных удобрений на продуктивность озимой пшеницы на черноземах юга Центрального Черноземья

Общая характеристика работы

Озимая пшеница относится к основной продовольственной культуре России. Под ее посевы ежегодно отводятся десятки миллионов гектаров в различных регионах нашей страны, где природно-климатические условия ее возделывания позволяют получать достаточно высокие урожаи при внедрении современных агротехнологий. Вместе с тем, различия в почвенных и климатических условиях разных регионов оказывают соответствующее воздействие как на особенности возделывания этой культуры, так и на ее урожайность. В связи с этим остается перманентно актуальной проблема совершенствования технологических приемов возделывания озимой пшеницы с учетом меняющихся сортов, создания новой сельскохозяйственной техники, природных и других условий.

Юг Центрального Черноземья характеризуется переходом от лесостепи к степи. Даже в пределах одного хозяйства могут встречаться и типичные черноземы лесостепных районов Центрального Черноземья, и обыкновенные черноземы, больше характерные для степной зоны Северного Кавказа. Почвенные и, особенно, погодные условия, отличающиеся неустойчивостью увлажнения и частыми засухами, обусловливают необходимость разработки технологических приемов, адекватных условиям возделывания озимой пшеницы в хозяйствах конкретной почвенно-климатической провинции. Важное значение при этом имеет оптимизация азотного питания озимой пшеницы в связи с вариабельностью почвенного плодородия, изменчивостью погодных условий и сравнительно узким диапазоном оптимальных условий азотного питания растений.

Цель исследований. Разработать приемы оптимизации азотного питания озимой пшеницы в условиях юга Центрального Черноземья с использованием метода оперативной фотометрической диагностики для повышения урожайности и качества зерна.

Задачи исследований:

1. Определить влияние азотных удобрений на формирование урожайности и качества зерна интенсивных сортов озимой пшеницы в условиях юга Центрального Черноземья.

2. Выявить связь обеспеченности растений азотным питанием с диагностическими показателями и дать оценку фотометрическим методам диагностики азотного питания озимой пшеницы.

3. Дать оценку экономической и энергетической эффективности применения азотных удобрений под озимую пшеницу.

Научная новизна работы. Получены новые данные о продуктивности озимой пшеницы в условиях юга Центрального Черноземья в зависимости от обеспеченности растений азотным питанием и погодных условий, раскрывающих возможности управления продукционным процессом этой культуры.

Разработаны перспективные приемы оптимизации азотного питания интенсивных сортов озимой пшеницы в технологиях их возделывания в южных районах Центрального Черноземья. Установлено, что в подкормку посевов азотными удобрениями в фазу весеннего кущения, при отсутствии данных по почвенной диагностике, независимо от условий увлажнения почвы целесообразно проводить дозой N60, ориентируясь в последующем на данные фотометрической диагностики обеспеченности растений азотом в критические фазы развития растений (трубкование - начало налива зерна). Установлена сопряженность фотометрических показателей с условиями увлажнения (ГТК) и обеспеченности растений азотным питанием в основные фазы развития озимой пшеницы. На представительном экспериментальном материале показано, что фотометрия как метод оперативной диагностики может заменить методы, основанные на использовании химических реактивов.

Основные положения, выносимые на защиту:

- Оптимальные дозы применения азотных удобрений для подкормки озимой пшеницы на черноземных почвах юга Центрального Черноземья.

- Свойства и значение фотометрических методов для оперативной диагностики азотного питания растений.

- Влияние азотных удобрений на урожайность и качество зерна озимой пшеницы в зависимости от условий ее возделывания.

- Экономическая и энергетическая оценка эффективности применения азотных удобрений под озимую пшеницу в условиях юга Центрального Черноземья.

Практическая значимость работы. Обоснованы и предложены перспективные способы оптимизации азотного питания интенсивных сортов озимой пшеницы в технологиях их возделывания на черноземах юга Центрального Черноземья, включая возможность оперативной фотометрической диагностики азотного питания растений. Разработана ориентировочная шкала показаний N-тестера для практического регулирования азотного питания озимой пшеницы в течение вегетации. Выявлена экономическая эффективность применения азотной подкормки посевов озимой пшеницы в зависимости от складывающихся погодных условий вегетационного периода.

Апробация работы и публикации. Результаты исследований представлялись на Международной научно-практической конференции «Агрохимия и экология: история и современность» (Нижний Новгород, 2008) и 43-ей международной научной конференции молодых ученых и специалистов «Применение средств химизации в технологиях адаптивно-ландшафтного земледелия» (Москва, ВНИИА, 2009). По материалам диссертации опубликовано 7 работ, в том числе 4 работы в рецензируемом журнале, рекомендованном ВАК РФ для публикации результатов исследований соискателями ученых степеней.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, обзора литературы, методического раздела, пяти глав экспериментальной части, выводов и предложений производству, приложения. Список литературы включает 195 наименований, в том числе 15 на иностранных языках. Материал диссертации изложен 122 стр. машинописного текста, включает 33 таблицы и 43 рисунка в тексте, 1 таблицу в приложении.

Содержание работы

озимый пшеница азотный удобрение

Место, условия и методика проведения исследований

Исследования проводили в 2007-2009 гг. (датируется по годам учета урожайности озимой пшеницы в полевых опытах) на базе ООО «Восток-Агро» Россошанского района Воронежской области. Опытные участки выделяли на полях хозяйственных севооборотов, занятых озимой пшеницей. Схема полевых опытов по изучению влияния азотных удобрений на озимую пшеницу, включала 7 вариантов:

1. N0 (контроль); 2. N30; 3. N60; 4. N90; 5. N120; 6. N150; 7. N180.

В полевом опыте, проведенном в 2007 г., посевная площадь делянки составляла 70 м² (ширина - 7 м, длина - 10 м), уборочная - 60 м² (6 м ширина, 10 м - длина). Защитные полосы (засеянные): боковые (между делянками) - 1 м, торцевые (между ярусами) - 6 м. Повторность вариантов опыта - 3-кратная. В 2008 и 2009 гг. полевые опыты закладывались в 4-кратной повторности при площади делянок 20 м². Расположение вариантов во все годы - рендомизированное. Азотные удобрения в форме аммиачной селитры вносили вручную ранней весной поверхностно в фазу кущение. Сорта озимой пшеницы районированные: в 2007 и 2008 гг. - Одесская 267, в 2009 г. - Северодонецкая Юбилейная. Посев ежегодно проводили в середине сентября нормой 5-5,5 млн. штук в расчете на 1 га с глубиной заделки 3-4 см. Предварительно семена обрабатывали протравителем. Обработка почвы - принятая в хозяйстве. Предшественники: в опыте 2007 г. - черный пар, в 2008-2009 гг. эспарцет посевной на сено. В июне посевы обрабатывали инсектицидом против вредной черепашки.

Почвы опытных участков являются типичными для данного региона. В 2007 г., опыт был заложен на типичном черноземе с невысоким содержанием гумуса, нейтральной реакцией среды, хорошо обеспеченном подвижными формами фосфора и калия. В 2008 г. полевой опыт проводили на черноземе обыкновенным, слабосмытом, среднесуглинистом слабогумусированном, характеризующимся высокой обеспеченностью подвижным фосфором и калием, с нейтральной реакцией почвенного раствора. В 2009 г. опытный участок размещался на чернозёме обыкновенном, среднесмытом, тяжелосуглинистом, среднегумусированном, средне обеспеченном по фосфору и калию, с нейтральной реакцией среды. Подстилающие породы черноземов - лессовидные карбонатные глины. Агрохимическая характеристика почв опытных участков приведена в табл.

Агрохимическая характеристика пахотного слоя почвы полевых опытов

Погодные условия в период исследований складывались по-разному. Зимний период 2006-2007 гг. характеризовался аномально теплой погодой, отсутствием снежного покрова до конца января. Посев озимой пшеницы вследствие этих условий несколько пострадал от выпревания. Ранневесеннее боронование способствовало улучшению физиологического состояния растений, их усиленному кущению и нормальному развитию в период весенней вегетации за счет осенне-зимних запасов почвенной влаги. Однако острозасушливые условия, которыми характеризовался летний период, оказали негативное влияние на формирование урожайности озимой пшеницы в более поздние фазы ее развития, приведшие к мелкозерности и щуплости зерна, вызвавшей в регионе недобор урожайности озимой пшеницы, не говоря уже о яровых культурах. Зимой 2007-2008 гг. снежный покров практически отсутствовал, и накопления влаги за зимний период не произошло. Средние минимальные отрицательные температуры зимних месяцев колебались в пределах -12 - -16 ⁰С. За три весенних месяца выпало около 60 мм осадков, что в итоге предопределило недостаток влаги в этот период. Положение исправили только летние дожди. В зимний период 2008-2009 гг. устойчивый снежный покров также отсутствовал. Атмосферные осадки в незначительном количестве выпадали в виде снега в декабре - феврале и в виде дождя - в начале марта. Температурный режим в период зимнего покоя растений отличался нестабильностью, которая выражалась в резких колебаниях температуры атмосферного воздуха от отрицательных до положительных ее значений. Погодные условия в летний период характеризовались засушливостью, что не могло не сказаться на снижении урожайности сельскохозяйственных культур. По влиянию погодных условий на развитие озимой пшеницы за три анализируемых года сравнительно благоприятным следует считать 2008 г. (ГТК за май-июль 0,75 при среднемноголетнем за эти месяцы 1,15), острозасушливыми - 2007 г. (ГТК = 0,62) и 2009 г. (ГТК= 0,55).

Методика исследований

Агрохимический анализ почвенных образцов на содержание подвижных форм азота, фосфора и калия, а также содержание элементов питания в растительных образцах проводили по гостированным методам. Диагностику азотного питания растений осуществляли методами фотометрии N-тестерами «Яра» и «Спектролюкс», тканевой (стеблевой) диагностики по В.В. Церлинг (1990), а также определением хлорофилла в изолированных хлоропластах по методике А.М. Гродзинского и Д.М. Гродзинского (1973). Учет урожайности в полевых опытах в 2007 г. осуществлялся сплошным методом с использованием комбайна «Дон 1500Б», в 2008-2009 гг. - выборочным, по методу пробных площадок [Щерба, 1967]. Энергетическую оценку влияния азотных удобрений на урожайность озимой пшеницы выполняли по методике Г.Л. Булаткина (1983), экономическую - по соответствующим методическим указаниям (1979), статистическую обработку материалов исследований - по Б.А. Доспехову (1979) с использованием программы «STRAZ».

1. Фотометрическая диагностика азотного питания растений

Диагностика азотного питания проводилась путем измерения фотометрических показателей листьев озимой пшеницы в сочетании с определением хлорофилла в листьях и нитратного азота в стеблях растений полуколичественным методом (по Церлинг). В результате трехлетних исследований установлен характер влияния азотных удобрений на содержание хлорофилла в озимой пшенице. В 2007 г. выявленная зависимость концентрации хлорофилла в листьях растений от возрастающих доз азотных удобрений характеризовалась с высокой долей вероятности (коэффициент детерминации равен 0,84) параболической кривой, описываемой соответствующим квадратичным уравнением регрессии. При повышении обеспеченности посева озимой пшеницы азотными удобрениями свыше 120 кг/га азота концентрация хлорофилла в листьях имела явную тенденцию к снижению. В 2008 г. при более благоприятных условиях увлажнения почвы концентрация хлорофилла в листьях озимой пшеницы имела почти прямолинейную зависимость от возрастающих доз азотных удобрений. Коэффициент парной линейной корреляции содержания хлорофилла в листьях и доз азотных удобрений составил, по данным за 18 июня 2008 г., 0,8, что свидетельствует о тесной связи между коррелируемыми показателями. В 2009 г. тренд, выраженный кривой квадратичной регрессии, указывал на экспоненциальную зависимость концентрации хлорофилла в растениях от возрастающих доз азота. Несмотря на различия указанных сопряженностей концентраций хлорофилла с дозами вносимых под озимую пшеницу азотных удобрений по годам исследований, несомненным остается факт тесной зависимости содержания хлорофилла в листьях растений от уровня обеспеченности растений азотным питанием (рис. 1).

Показано, что фотометрическая характеристика листьев озимой пшеницы, определяемая N - тестерами «Яра» и «Спектролюкс», тесно связана с концентрацией хлорофилла. Коэффициенты парной линейной корреляции, полученные по данным полевых опытов в 2007 г. (сорт Одесская 267) и в 2009 г. (сорт Северодонецкая Юбилейная), равнялись соответственно 0,84 и 0,6, а фактических данных по отношению к рассчитанным по трендам - 0,86 и 0,94. Соответственно наблюдалась зависимость показаний указанных фотометров и от доз азотных удобрений, вносимых под озимую пшеницу (рис. 2). Теснота связи фотометрических показателей с урожайностью озимой пшеницы характеризовалась коэффициентом парной линейной корреляции 0,78, т.е. была выше среднего уровня. Стабильность фотометрических показателей в течение вегетации озимой пшеницы снижалась при пожелтении листовых пластинок в поздние фазы развития, а также из-за влияния засушливых условий в эти фазы.

Содержание нитратного азота в растениях, определяемое полуколичественным методом и служащее, по прежним рекомендациям, методом оперативной диагностики обеспеченности растений азотным питанием, в проведенных экспериментах в 2008 г. и 2009 г., также хорошо отражало обеспеченность озимой пшеницы азотным питанием. В то же время нитратные индексы зависели и от влагообеспеченности растений. Если в 2008 г. по вариантам полевого опыта концентрация нитратного азота характеризовалась 1,0 - 1,7 баллами стеблевой диагностики, то в острозасушливом 2009 г. - 2,2 - 3 баллами.

Рис. 1. Зависимость содержания хлорофилла в листьях озимой пшеницы от доз азотных удобрений, в среднем за 2007-2009 гг.

Рис. 2. Зависимость показаний N-тестера «Яра» (столбцы) и их тренд (кривая) от доз азотных удобрений, внесенных под озимую пшеницу, в среднем за 2007-2009 гг. (по 4 срокам определения ежегодно), r = 0,78

2. Влияние возрастающих доз азотных удобрений на урожайность озимой пшеницы

В среднем за 3 года исследований в полевых опытах (2007-2009 гг.), из которых 2 года (2007 и 2009 гг.) были сильно засушливыми и 1 год (2008 г.) - средне засушливый, азотные удобрения в соответствующих дозах положительно влияли на урожайность высеваемых сортов озимой пшеницы (табл. 2, рис. 3). Оптимальным вариантом ранневесенней подкормки озимой пшеницы азотными удобрениями может служить доза 60 кг/га д.в., поскольку в этом варианте полевого опыта получена почти максимальная урожайность зерна - 34,4 ц/га. В варианте N60 отмечается наиболее значительная абсолютная и относительная прибавка урожайности по сравнению с контрольным вариантом: соответственно 5,9 ц/га, или 20,7%. Более высокие дозы азота в условиях жесткой засухи 2007 и 2009 гг. не действовали на повышение урожайности, а доза 180 кг/га азота вызвала даже снижение урожайности озимой пшеницы (рис. 4), что вполне укладывается в представления об эффективности азотных удобрений в условиях недостатка почвенной влаги: кратковременную засуху азотные удобрения помогают растениям преодолевать за счет более выраженной сосущей силы корневых систем растений, а в длительную засуху по тем же причинам растения, активно использующие под влиянием азотных удобрений почвенную влагу в начале засухи, затем оказываются на «голодном пайке», проигрывая неудобряемым или умеренно удобряемым растениям, более экономно расходующим запасы почвенной влаги в течение засушливого периода (Тимирязев). В этих условиях вполне однозначно проявилась и эффективность азотных удобрений.

Резюмируя результаты 3-летних полевых опытов, важно отметить, что на эффективность азотных удобрений, внесенных под озимую пшеницу в качестве ранневесенней азотной подкормки, в условиях юга ЦЧЗ большое влияние оказывает характер обеспеченности растений почвенной влагой. Разница в урожайности в 1,9 раза в годы с различной влагообеспеченностью при одинаковой дозе азота - N60 и одинаковой, в целом, агротехнологии возделывания озимой пшеницы обусловлена исключительно агрометеорологическими факторами. Из этого следует, что, не имея возможности с достаточной точностью определять и учитывать на ближайшую перспективу погодные условия, требуется маневрировать и дозами азотных удобрений, и сроками их внесения под культуру. Для этого в период весеннего кущения целесообразно подкормить посевы озимой пшеницы аммиачной селитрой в дозе 60 кг/га д.в., а в фазы трубкование и колошение - азотными удобрениями по данным растительной (фотометрической) диагностики, желательно дифференцированно, с учетом внутрипольной пестроты состояния посевов

Урожайность озимой пшеницы в зависимости от доз азотных удобрений, в среднем за 2007-2009 г.

Рис. 3. Зависимость урожайности озимой пшеницы от доз азотных удобрений, в среднем за 2007-2009 гг.

Рис. 4. Зависимость урожайности озимой пшеницы от доз азотных удобрений и влагообеспеченности в 2007-2009 гг.

Условные обозначения: 1-й ряд - урожайность в 2007 г., 2-й ряд - в 2008 г., 3-й ряд - в 2009 г.

3. Влияние азотных удобрений на качество зерна озимой пшеницы

При оценке качества урожая озимой пшеницы имеет значение такой показатель, как масса 1000 зерен. Крупное, хорошо выполненное зерно с оптимальным соотношением эндосперма и оболочки обеспечивает максимальный выход муки при относительном снижении количества отрубей, а это, в свою очередь, отражается на экономических показателях производства зерновой продукции. С другой стороны, увеличение крупности зерновок может сопровождаться повышением в них доли крахмала при соответствующем снижении содержания белка, наиболее важного показателя для оценки качества зерна озимой пшеницы. В этой связи проведен анализ влияния азотных удобрений и других факторов на массу тысячи зерен в различных вариантах опытов.

Удалось установить довольно сложную зависимость массы 1000 зерен от вносимых удобрений (рис. 5). Из представленных на рисунке данных видно, что кривые, описывающие зависимость показателя массы 1000 зерен от возрастающих доз азота, носят вогнутую форму. В вариантах с минимальными и максимальными дозами азотных удобрений, в которых урожайность меньше, чем в вариантах с дозами, близкими к оптимальным, масса 1000 зерен возрастает, а при повышении урожайности данный показатель имеет более умеренные значения. В 2008 г. наименьшие значения массы 1000 зерен, ниже 42 г., отмечены при дозах азота от 90 до 150 кг/га, наибольшие - на контроле и при дозе N180. По данным за 2009 г., повышение урожайности озимой пшеницы в варианте N60 сопровождалось снижением массы 1000 зерен с 33,55 г. на контроле до 30,52 г. в этом варианте, или на 9%.

Важным показателем качества зерновой продукции озимой пшеницы, с потребительской точки зрения, является содержание в зерне клейковины, а также качество собственно клейковины, с чем связаны мукомольные свойства зерна и в конечном итоге - его рыночная стоимость.

Рис. 5. Влияние азотных удобрений на массу 1000 зерен озимой пшеницы, в среднем за 2008-2009 гг.

В 2007 г. наибольшее содержание сырой клейковины в зерне - 34,2% отмечено в варианте N60, который в этом году характеризовался как оптимальный и по урожайности. Однако качество клейковины по показателю ИДК-1 во всех вариантах опыта, включая оптимальный, выходило за рамки даже второго класса. В 2008 г. качество зерна в значительной мере также зависело от уровня азотного питания растений. Основные показатели качества зерновой продукции - содержание сырой клейковины и ее упругость (деформируемость) с возрастанием доз азотных удобрений значительно улучшались: в зерне повышалось содержание клейковины, улучшался показатель ее качества. Однако в целом качество зерна оставалось невысоким. В 2009 г. в условиях острой засухи азотные удобрения хотя и повышали содержание сырой клейковины в зерне озимой пшеницы, но не очень значительно. Если на контроле содержание клейковины равнялось 28,1%, то в вариантах с применением удобрений оно возрастало до 29,4 - 30,1%. Коэффициент парной линейной корреляции содержания клейковины и доз удобрений составил: r = 0,76.

В среднем за 2 года (2008-2009 гг.) зависимость содержания сырой клейковины в зерне озимой пшеницы от возрастающих доз азотных удобрений выразилась довольно высоким коэффициентом парной линейной корреляции, равным r = 0,87, и таким же высоким коэффициентом корреляции фактических и рассчитанных по регрессии данных: R = 0,87 (рис. 6). Качество клейковины в разные годы было неоднозначным, что видно, в частности, по рис. 7. Под влиянием азотных удобрений оно повышалось как в острозасушливом 2009 г., так и в менее засушливом 2008 г. Но если в 2009 г. азотные удобрения в возрастающих дозах повышали показатель по прибору ИДК-1 от 2-й группы качества (удовлетворительная крепкая) на контроле до 1-й группы качества (хорошая), то в 2008 г., наоборот, снижали данный показатель от 3-й группы качества (неудовлетворительная слабая) до 2-й (удовлетворительная слабая). Соотношение показателей упругости клейковины по вариантам опытов в 2008 г. и 2009 г. характеризовалось отрицательным коэффициентом парной линейной корреляции (r = -0,72).

Рис. 6. Зависимость содержания клейковины в зерне озимой пшеницы от доз азотных удобрений, в среднем за 2008-2009 гг., r = 0,87

Рис. 7. Характер зависимости качества клейковины по показателю прибора ИДК-1 от доз азотных удобрений и условий увлажнения в разные годы: ряд 1 -2008 г., ряд 2 - 2009 г.

4. Экономическая эффективность применения азотных удобрений

Согласно технологической карте, прямые затраты на возделывание озимой пшеницы в ООО «Восток-Агро» по калькуляции на 2007 г. составили в расчете на 1 га посева 6719 руб., в том числе на удобрения (азофоску - 2 ц/га и аммиачную селитру - 3 ц/га) 2541 руб. (табл. 3). Без удобрений расходы на возделывание озимой пшеницы в 2007 г., по расчетам, приведенным в технологической карте, определены в сумме 4178 руб./га (6719 - 2541). Доля заработной платы в общих прямых расходах на возделывание озимой пшеницы в ООО «Восток-Агро» составила всего 5,3%. Продажная цена за реализованное хозяйством зерно озимой пшеницы в 2007 г. равнялась в среднем 4757 руб./т (в 2008 г. она составила 5025 руб./т, в 2009 г. - 4003 руб./т, а в среднем за три года - 4595 руб./т). При стоимости 1 тонны аммиачной селитры в 2007 г. 4300 рублей (в 2008 г. - 6136 руб./т, в 2009 г. - 5310 руб./т, а в среднем за 3 года - 5347 руб./т) и затрат на ее внесение в подкормку озимой пшеницы 442,6 руб. (заработная плата 58,4 руб. + стоимость ГСМ 384,2 руб.), прямые затраты на применение 1 т азотных удобрений составили 4742,6 руб. (4300 + 442,6), а 1 кг д.в. - 14,34 руб. (в 2008 г. - 20,4 руб./кг, в 2009 г. - 17,7 руб./кг, в среднем за 3 года - 17,5 руб./кг). Затраты на внесение 1 т аммиачной селитры составляли около 10% от ее стоимости. Прямые затраты на уборку урожая в расчете на 1 ц зерна равнялись 2,32 руб.

Прямые затраты на возделывание озимой пшеницы (по технологической карте ООО «Восток-Агро», 2007 г.)

В среднем за три года исследований (2007-2009 гг.) экономически эффективной дозой азотных удобрений в ранневесеннюю подкормку озимой пшеницы (2 года сорт Одесская 267 и 1 год - Северодонецкая Юбилейная) оказалась доза 60 кг/га д.в. (табл. 4). В оптимальном варианте при денежных затратах на применение удобрений в расчете на 1 га посева 1050 руб. (17,5 руб. за 1 кг внесенного N), прибавке урожайности - 5,9 ц/га, средней закупочной стоимости зерна 4595 руб./т условно чистый доход составил 1661 руб./га при окупаемости 1 рубля затрат на удобрения 2,6 рублями дохода (денежной выручки).

Экономическая эффективность применения азотных удобрений под озимую пшеницу в полевых опытах, в среднем за 2007-2009 г.

5. Энергетическая оценка применения азотных удобрений под озимую пшеницу

В полевых опытах в зависимости от условий увлажнения вегетационных периодов и доз вносимых азотных удобрений их энергетическая эффективность была подвержена значительным колебаниям. В засушливом 2007 г. в оптимальном варианте удобрения, т.е. при дозе азота 60 кг/га, и энергозатратах на удобрение 5196 МДж/га энергетическая эффективность равнялась 1,4 единицы, или 140%. Баланс энергии составил 1878 МДж/га, а на производство 1 ц дополнительной зерновой продукции было затрачено энергии удобрений 1208 МДж. В засушливых условиях 2009 г. энергетическая эффективность азотных удобрений в оптимальном варианте (60 кг/га азота) была также невелика - 1,6 единицы при затратах энергии удобрений на 1 ц прибавки зерна - 1039 МДж. В более благоприятном для озимой пшеницы (по увлажнению) 2008 г. в оптимальном варианте удобрения - 120 кг/га N - на 1 МДж затраченной энергии получено 2,4 МДж в прибавке урожая. За счет возросшей агрономической эффективности удобрений резко снизились энергетические затраты в расчете на 1 ц зерна: с 1208-1039 МДж в засушливые 2007-2009 годы до 670 МДж в 2008 году. Соответственно энергетическая прибавка урожая от применения азотных удобрений в 2007 и 2009 годах в оптимальных вариантах составляла около 8 ГДж/га, а в 2008 году она превысила 25 ГДж/га. Приведенные данные подтверждают высокую зависимость эффективности азотных удобрений от условий увлажнения вегетационного периода озимой пшеницы. Но даже при резком недостатке почвенной влаги, наблюдаемом в 2007 и 2009 годах, азотные удобрения давали определенный энергетический эффект, если их применяли в ранневесеннюю подкормку в сравнительно невысоких дозах, а именно по 60 кг/га. В более благоприятных агрометеорологических условиях 2008 года энергетическая эффективность азотных удобрений превышала 200%. В среднем за 3 года наиболее благоприятный энергетический баланс сложился в варианте полевых оптов с внесением 60 кг/га азота: 4510 МДж/га (табл.). На производство 1 ц продукции было затрачено 881 МДж энергии азотных удобрений при энергетическом коэффициенте 1,9.

Энергетическая эффективность применения азотных удобрений под озимую пшеницу в полевых опытах, в среднем за 2007-2009 гг.

Выводы

1. По результатам трехлетних исследований (2007-2009 гг.) установлено, что эффективность азотных удобрений, вносимых ранней весной в подкормку озимой пшеницы, в условиях юга Центрального Черноземья в значительной мере зависела от характера увлажнения весенне-летнего периода вегетации, оказывающего соответствующее влияние на урожайность этой культуры. В острозасушливые периоды вегетации 2007 г. (ГТК за май - июль 0,62) и 2009 г. (ГТК - 0,55) эффективной оказалась доза азота 60 кг/га, по которой урожайность озимой пшеницы составляла соответственно 29,8 и 28,6 ц/га зерна кондиционной (14%) влажности. В менее засушливом 2008 г. при ГТК 0,75 наибольший, статистически обоснованный эффект от азотных удобрений был получен по дозе 120 кг/га д.в. при урожайности в данном варианте 52,0 ц/га. В целом связь урожайности интенсивных сортов озимой пшеницы с возрастающими дозами азота (от 0 до 180 кг/га) в острозасушливом 2007 г. характеризовалась коэффициентами парной линейной корреляции 0,3 - 0,4, в менее засушливом 2008 г. - 0,89 - 0,9. В среднем за 3 года при среднем ГТК за май - июль 0,64 оптимальным вариантом удобрения явилось внесение 60 кг/га азота при урожайности озимой пшеницы 34,4 ц/га.

2. Окупаемость азотных удобрений прибавкой урожая также определялась условиями увлажнения, сложившимися в указанные периоды вегетации. В условиях жесткой засухи в 2007 г. в различных вариантах полевого опыта в расчете на 1 кг азота получено от 1,3 до 7,2 кг зерна, в 2009 г. - от 1,2 до 8,3 кг, в менее жестких условиях увлажнения, характерных для вегетации озимой пшеницы в 2008 г., на 1 кг азота удобрений получено от 8,2 до 30,3 кг. В среднем за 3 года 1 кг азота в оптимальном варианте удобрения при ГТК за май - июль 0,64 окупился 9,8 кг зерна.

3. Фотометрическая диагностика азотного питания озимой пшеницы в полевых опытах с использованием N-тестера западноевропейской фирмы «Яра» и отечественной модели N-тестера «Спектролюкс» с высокой долей вероятности (коэффициент детерминации 0,85) выявила зависимость показаний фотометров от доз азотных удобрений, внесенных под озимую пшеницу. За период от фазы кущение (25 стадия по Цадоксу) до фазы цветение (69 стадия) показания фотометра «Яра» по каждому из вариантов полевых опытов были достаточно стабильны, что указывает на возможность проводить диагностику азотного питания растений в эти фазы. В дальнейшие фазы развития растений - молочно-восковая (85 стадия) и восковая (87 стадия) спелость - уровень показателей постепенно снижался из-за пожелтения окраски листьев, что свидетельствует о нецелесообразности использования фотометрии в указанные фазы.

4. В полевых опытах выявлен характер зависимости содержания хлорофилла в листьях озимой пшеницы от доз азотных удобрений при разных уровнях естественного увлажнения в период вегетации, в целом описываемый параболическими кривыми квадратичного уравнения: y = a + bx + cx^2. В условиях 2007 г. наблюдалось насыщение биомассы (клеток листьев) хлорофиллом (2,7 мг/г сырой массы) уже при дозе азота 60 кг/га с выходом параболы на плато и снижением кривой при дозе свыше 120 кг/га азота. В 2008 и 2009 гг. кривые, описывающие содержание хлорофилла в листьях озимой пшеницы, имели менее выраженную кривизну, что свидетельствует о непосредственной связи содержания хлорофилла с возрастающими дозами азота.

5. Содержание нитратного азота в растениях, определенное методом тканевой (стеблевой) диагностики и выраженное в баллах, находилось в зависимости от условий увлажнения и обеспеченности озимой пшеницы азотными удобрениями, повышаясь и от применения азотных удобрений, и от ухудшения условий влагообеспеченности растений. В 2008 г. по вариантам полевого опыта нитратный индекс исчислялся 1,0 -1,7 баллами, в острозасушливом 2009 г. он повысился до 2,2 -3,0 баллов.

6. Масса 1000 зерен имела положительную зависимость от условий влагообеспеченности озимой пшеницы и отрицательную - от величины ее урожайности, связанной с применением азотных удобрений. В острозасушливом 2009 г. она колебалась по вариантам полевого опыта от 30,5 г до 33,9 г, в менее засушливом 2008 г. - от 41,5 до 44,4 г. Связь урожайности с массой 1000 зерен выразилась отрицательными коэффициентами парной линейной корреляции: -0,64 и -0,76, соответственно.

7. Содержание сырой клейковины в зерне озимой пшеницы определялось, главным образом, двумя факторами: условиями увлажнения и азотного питания растений. При сравнении усредненных показателей оно было выше в год с жесткими условиями увлажнения, составив в 2009 г. в среднем по полевому опыту 29,3%, и ниже в 2008 г. с менее жесткой засухой, составив в среднем всего 15,1%. Возрастающие дозы азота в целом положительно влияли на содержание клейковины в зерне. В среднем за 2 года (2008-2009 гг.) зависимость содержания сырой клейковины в зерне озимой пшеницы от возрастающих доз азотных удобрений выразилась высоким коэффициентом парной линейной корреляции (r = 0,87). Между урожайностью и содержанием клейковины отмечена неоднозначная зависимость: в 2008 г. она имела положительное значение, в острозасушливом 2009 г. - отрицательное.

8. Азотные удобрений повышали качество клейковины по показателю упругости (деформации - по данным прибора ИДК-1) как в острозасушливом 2009. г, так и в менее засушливом 2008 г. Однако в острозасушливых условиях азотные удобрения снижали упругость клейковины от показателя «удовлетворительная крепкая» (2-я группа качества) до «хорошая» (1-я группа), тогда как в менее засушливых повышали упругость клейковины от «неудовлетворительная слабая» (3-я группа) до «удовлетворительная слабая» (2-я группа). Соотношение показателей упругости клейковины 2008 г. и 2009 г. характеризовалось отрицательным коэффициентом парной линейной корреляции (r = -0,72). Засушливые условия вегетации озимой пшеницы в целом повышали качество клейковины в зерне.

9. Энергетическая эффективность применения азотных удобрений под озимую пшеницу в полевых опытах 2007-2009 гг. была подвержена значительным колебаниям в зависимости от доз азота и условий увлажнения вегетационных периодов. В острозасушливые годы в оптимальных вариантах удобрения, т.е. при дозе азота 60 кг/га и энергозатратах на удобрение 5196 МДж/га, энергетическая эффективность составила 140 - 160%, а на производство 1 ц дополнительной зерновой продукции было затрачено энергии удобрений 1208-1039 МДж. В более благоприятном по увлажнению 2008 году в оптимальном варианте удобрения - №120 - окупаемость затраченной энергии повысилась до 240%, а энергетические затраты в расчете на 1 ц зерна снизились до 670 МДж.

10. Экономически оптимальным вариантом применения азотных удобрений под озимую пшеницу ранней весной, в среднем по результатам 3-летних исследований в полевых опытах, оказалось внесение 60 кг/га д.в. При денежных затратах на применение удобрений в расчете на 1 га посева 1050 руб. (17,5 руб. за 1 кг внесенного N), прибавке урожайности - 5,9 ц/га, средней закупочной стоимости зерна 4595 руб./т условно чистый доход в этом варианте удобрения составил 1661 руб./га, рентабельность - 158,2%, а 1 рубль затрат на удобрения окупился 2,6 рублями дохода (денежной выручки).

Предложения производству

1. В целях повышения урожайности озимой пшеницы на юге Центрального Черноземья до 30 ц/а в острозасушливые годы и до 50 ц/га в нормальные по увлажнению годы первую весеннюю подкормку, при отсутствии данных о содержании минерального азота в почве, рекомендуется проводить дозой азота 60 кг/га с последующей корректировкой азотного питания растений по данным диагностического обследования посевов.

2. Оперативное определение нуждаемости посевов озимой пшеницы в азотных подкормках в фазы трубкование - колошение целесообразно осуществлять фотометрическим методом с использованием N-тестеров, прокалиброванных на ключевых участках или делянках полевых опытов с возрастающими дозами азотных удобрений. На ключевых участках текущую калибровку N-тестеров можно проводить по результатам определения обеспеченности растений методом тканевой (стеблевой) диагностики.

Список опубликованных работ по теме диссертации

1. Афанасьев Р.А., Галицкий В.В., Зибров О.В., Куртов Е.Д. Опыт возделывания озимой пшеницы при дифференцированном внесении азотных удобрений // Материалы международной научно-практической конференции «Агрохимия и экология: история и современность». Т. 1. - Н. Новгород: Изд-во ВВАГАС, 2008. - С. 107 - 110.

2. Афанасьев Р.А., Сопов И.В., Галицкий В.В. Принципы и опыт дифференцированного применения удобрений с использованием фотометрии // Плодородие. - 2008. - №6 (45). - С. 14 - 16.

3. Галицкий В.В., Самотоенко А.С. Эффективность азотных и микроудобрений при внесении под озимую пшеницу в условиях Воронежской области // Материалы 43-й международной научной конференции молодых учёных и специалистов «Применение средств химизации в технологиях адаптивно-ландшафтного земледелия». - М.: ВНИИА, 2009. - С. 45-49.

4. Афанасьев Р.А., Байбеков Р.Ф., Березовский Е.В., Ваулин А.В., Галицкий В.В., Гапоненко О.Г., Мочкова Т.В., Пугачёв П.М. Методика фотометрической диагностики азотного питания зерновых и других культур / Под редакцией академика Россельхозакадемии В.Г. Сычёва. - М.: ВНИИА, 2010. - 32 с.

5. В.В. Галицкий. ОАО «Минудобрения» - гарант стабильности высоких урожаев // Плодородие. - 2007. - №5 (38). - С. 42.

6. Афанасьев Р.А., Самотоенко А.С., Галицкий В.В. Эффективность некорневых подкормок озимой пшеницы микроэлементами в условиях ЦЧЗ // Плодородие. -2010. - №4 (55). - С. 13 - 15.

Размещено на Allbest.ru