Апробация работы. Основные положения диссертации докладывались автором на заседаниях ученого совета СКНИИССиС и научно-практических конференциях молодых ученых «Научное обеспечение агропромышленного комплекса» в Кубанском ГАУ в 2003-2004 гг. За активное участие в научных исследованиях по приоритетным направлениям развития агропромышленного комплекса автор была награждена Почетной грамотой департамента сельского хозяйства и перерабатывающей промышленности Краснодарского края (2004 г.).

Результаты исследований. Динамика подвижных соединений элементов питания и условия формирования урожая сахарной свеклы

Динамика нитратного азота в почве

Оптимальное сочетание влажности, достаточной аэрации и теплового режима способствует максимальному накоплению нитратов в осенне-зимний период (рис.1).

На контроле содержание их на период сева сахарной свеклы повысилось на 27,0%, а на вар. 2, 3 на 193,0 и 310,8% (фактор удобрений составил 95,0 и 106,6%).

При внесении удобрений на планируемый урожай прослеживается четкая зависимость между дозами минеральных удобрений и содержанием нитратов в почве. При этом наблюдается дополнительная мобилизация почвенного азота, особенно при внесении N₈₉Р₃₄К₁₃ (вар. 7) (фактор удобрений составил 123,7%).

Рис. 1. Динамика нитратного азота в почве в слое 0-100 см (среднее: 2001, 2002, 2004 гг.)

Динамика нитратного азота в период вегетации так же показала, что на вар. 7 (N₈₉Р₃₄К₁₃) для растений сахарной свеклы были созданы более благоприятные условия азотного питания в начальный период роста и корневая система на начало июня охватывала метровый слой почвы. Так, на этот период потребление нитратов на варианте 7 было выше в сравнение с вариантами 2, 3 (эталон 1, 2) - в 1,8 и 2,2 раза и вариантами 4 - 6, 8 в 4,4-1,4 раза.

На начало июля на вариантах 2, 3 основное потребление нитратов (на 73,3 и 68,9%) происходило из слоя почвы 0-60 см, что указывает на глубину проникновения корневой системы в этот период.

К концу вегетации происходило значительное потребление нитратов сахарной свеклой во всем метровом слое почвы, однако еще сохранялась разница по вариантам.

Нитрификационная способность почвы

Количество потенциально доступного почвенного азота, как правило, определяется по содержанию неорганического азота до и после выдерживания в термостате при стандартизированных условиях, а так же насколько гумус поддерживает этот потенциал.

При оптимальных условиях увлажнения нитрификационная способность почвы является функцией содержания гумуса и валового азота.

Содержание нитратного азота весной показало, что при оптимальных условиях наблюдается положительное влияние минеральных удобрений в накоплении нитратов. Однако такой зависимости не отмечено для нитрификационной способности (рис. 2).

Во-первых, отмечено снижение нитрификационной способности на контроле на 6,9%. На вариантах 2, 3 нитрификационная способность повысилась на 16,4 и 11,95. На вариантах 4-6 выявлено снижение нитрификационной способности на 13,2-19,1%. Однако при внесении N₈₉Р₃₄К₁₃ (вар.7) и N₁₃₀Р₅₀К₇₈ (вар. 8) нитрификационная способность повысилась на 6,9 и 4,1%.

Рис. 2. Нитрификационная способность в почве в слое 0-100 см (среднее: 2001, 2002, 2004 гг.)

К уборке наблюдается значительное снижение нитрификационной способности по профилю почвы, как на контроле, так и на удобренных делянках. Однако, имеются существенные различия при внесении удобрений на планируемый урожай. Так нитрификационная способность снизилась: на варианте 4 - на 50,0%; варианте 5 - на 53,6%; варианте 6 - на 57,1%; варианте 7 - на 61,4% и на варианте 8 - на 62,9%.

Полученные данные по азотному режиму почвы показывают на необходимость дальнейших исследований для более глубокого и всестороннего освещения этого весьма важного вопроса в условиях Краснодарского края.

Динамика фосфора в почве

Анализ результатов наших исследований показал, что верхние горизонты почвы богаче по содержанию усвояемого фосфора, чем нижележащие, в чем отражены роль биологического фактора и результаты деятельности человека.

Полученные данные свидетельствуют, что имеются существенные различия по содержанию усвояемого фосфора на вариантам опыта весной(рис. 3).

Рис. 3. Содержание подвижного фосфора в почве в слое 0-100 см (среднее: 2001, 2002, 2004 гг.)

Так, на контроле количество усвояемого фосфора снизилось на 23,7%. При внесении N₈₀Р₈₀К₉₀ (вар. 2, эталон 1) содержание его снизилось на 16,4% (фактор удобрений составил - 7,2%), а при внесении N₁₂₀Р₁₂₀К₁₃₅ (вар. 3, эталон 2) повысилось на 17,1% (фактор удобрений составил - 57,7%).

Внесение минеральных удобрений в дозе, рассчитанных на планируемую урожайность 45,0 т/га обеспечило повышение содержание усвояемого фосфора на 3,5% (фактор удобрений составил 111,8%).

Наиболее интенсивное потребление усвояемого фосфора отмечено на начало июня. Однако существенные различия по его содержанию сохранялись по вариантам опыта до периода уборки урожая.

Динамика калия в почве

В отличие от других элементов питания содержание обменого калия высоко не только в пахотном, но и нижележащих слоях почвы (рис. 4).

Рис. 4. Содержание обменного калия в почве в слое 0-100 см (среднее: 2001, 2002, 2004 гг.)

Однако имеются существенные различия в его содержании по вариантам опыта как на период сева сахарной свеклы, так и в течении вегетации. Отмечено, что повышение обменного калия при внесении N₈₀P₈₀K₉₀ (эталон 1) и N₁₂₀P₁₂₀K₁₃₅ (эталон 2) происходило за счет внесения дозы калия.

Установлено, что при внесении N₈₉P₃₄K₁₃ (вар. 7) наблюдалась дополнительная мобилизация почвенного калия на 14,1%, что способствовало интенсивному потреблению его растениями сахарной свеклы на протяжении всей вегетации.

Биометрические показатели признаков сахарной свеклы

Одной из заметных особенностей почвенно-климатических условий Кубани является частое отмирание ботвы при сильных засухах в июле - августе и сильном развитии церкоспороза. Это привело, что в 2001 году наблюдался сброс листьев на сахарной свекле, а в 2004 - поражение церкоспорозом, что в конечном итоге привело к отмиранию листьев на период уборки.

Нами выявлено, что нарастание листового аппарата и корнеплода зависит от многих факторов (табл. 1).

Таблица 1. Структура урожая сахарной свеклы перед уборкой (среднее 2001, 2002, 2004 гг.)

Удобрения снижают отношение массы листьев к массе корнеплода, особенно при внесении удобрений в дозах, рассчитанных на планируемую урожайность 30,0 и 35,0 т/га (0,26 и 0,25).

Оценка факторов урожайности

Урожай сахарной свеклы, при внесении минеральных удобрений в значительной степени зависит от условий роста, о чем свидетельствует показатель гидротермического коэффициента (ГТК). Благоприятный интервал ГТК для формирования урожайности корнеплодов лежит в пределах 0,93-1,21 и максимальной степени зависит от количества выпадающих осадков в июне и августе (r = 0.77 и r = 0.81).

Анализ влияния удобрений, в зависимости от погодных условий, на продуктивность сахарной свеклы показал, что накопление сахара в корнеплодах понижается с увеличением количества осадков и увеличивается с повышением температуры. Максимальное накопление сахара происходит при оптимальном значении ГТК в июле, равным 0,88, и при граничных значениях температуры воздуха в этот период 23,2-26,8?С.

В целом за весь период вегетации накопление сахара в корнеплодах при высоких значениях ГТК снижается (r = - 0,79), а урожайность возрастает (r = 0.87) (рис. 5.).

Содержание элементов питания в свекловичном растении

Значение химического состава сахарной свеклы важно для построения рациональной системы ее питания и получения максимального урожая корнеплодов с высокими качествами.

Нами установлено, что в зависимости от уровня плодородия имеются существенные различия в содержании элементов питания, как в ботве, так и в корнеплодах сахарной свеклы (табл. 2). Общим следует считать, что содержание основных элементов питания в ботве преобладает над их содержанием в корнеплодах.

Таблица 2. Содержание основных элементов питания в ботве и корнеплоде сахарной свеклы (в % на сухое вещество) (среднее 2001, 2002, 2004 гг.)

При этом на удобренных вариантах, содержание азота и фосфора в ботве было выше в сравнении с контролем: по азоту на 0,07-0,63%, по фосфору на 0,05-0,26%. В корнеплодах эта закономерность отмечена только для фосфора - на 0,07-0,19%. По калию и натрию существенных различий не наблюдалось.

Вынос урожаем сахарной свеклы основных элементов питания

Считается, что сахарная свекла во влажные годы использует значительно больше питательных веществ, чем в засушливые. По нашим данным, это положение относится только к фосфору. Во влажные годы вынос фосфора с урожаем был выше на 26% на контроле и на 56,7-137,9% на удобренных делянках, на единицу продукции существенной разницы не отмечалось (табл. 3)

Таблица 3. Вынос основных элементов питания сахарной свеклой (среднее 2001, 2002, 2004 гг.)

При низком урожае корнеплодов в засушливом 2001 году, использование азота и калия для формирования урожая значительно превосходил этот показатель в сравнении с влажными годами и особенно по калию. Так, на контроле это превышение составило 61,9 кг/га (или 116,8%), на удобренном фоне - 19,4-53,0 кг/га (или 25,2-81,5%).

Продуктивность сахарной свеклы в зависимости от доз удобрений, планируемого урожая и погодных условий

Наши исследования показали, что при оптимизации почвенного питания растений, выгодно применять минеральные удобрения в дозах, обеспечивающих прибавку урожая корнеплодов, которая окупает затраты на удобрения (табл. 4).

Таблица 4. Продуктивность сахарной свеклы (среднее 2001, 2002, 2004 гг.)

НСР₀₅ 3,9 0,7

Урожайность сахарной свеклы при внесении удобрений в значительной степени зависела от погодных условий, складывающихся во второй половине вегетации. В сухом 2001 году при планируемой урожайности 30,0 т/га фактическая урожайность составила 31,5 т/га, а при планируемой урожайности 45,0 т/га соответственно она составила 35,5 т/га, при урожайности на контроле 30,9 т/га. При благоприятном сочетании водного и температурного режимов в 2002 году величина этого показателя при планируемой урожайности 30,0 т/га фактическая урожайность составила 44,2 т/га, а при планируемой урожайности 45,0 т/га соответственно 74,0 т/га , при урожае на контроле 29,8 т/га и в умеренно-влажном 2004 году эти показатели соответственно были: при планируемой урожайности 30,0 т/га - 49,6 т/га и при планируемой урожайности 45,0 т/га - 60,6 т/га, при урожае на контроле 40,8 т/га.

В среднем за 3 года наиболее высокий показатель продуктивности сахарной свеклы получен при внесении удобрений, рассчитанных на планируемую урожайность 45,0 т/га, при этом фактическая урожайность составила 56,7 т/га, сбор сахара - 8,54 т/га.

Технологические качества сахарной свеклы

Рассматривая качество свеклы с технологической точки зрения, необходимо обращать внимание не только на сахаристость свеклы, но и на те свойства сырья, которыми определяется наибольший выход сахара при переработке его на заводе.

Наши исследования показали, что с увеличением доз минеральных удобрений технологические качества корнеплодов ухудшаются (табл. 5).

Лучший показатель по выходу белого сахара, в среднем за три года, получен при внесении N₈₉P₃₄K₁₃ (вар. 7) и составил 6,97 т/га. При внесении N₁₃₀P₅₀K₇₈ (вар. 8) выход белого сахара был ниже на 0,46 т/га (7,1%) и за счет снижения показателя технологических качеств корнеплодов сахарной свеклы. Содержание растворимой золы было выше на 0,071%, выход мелассы на 0,53% и потери сахара в ней на 0,256% больше, МБ - фактор на 6,2%.

Таблица 5. Технологические качества сахарной свеклы (средние: 2001, 2002, 2004 гг.)

Экономическая эффективность применения минеральных удобрений под сахарную свеклу

Эффективность применения удобрений под сахарную свеклу

По результатам полевого опыта нами проведены расчеты эффективности внесения минеральных удобрений в зависимости от доз и планируемого урожая (табл. 6).

Таблица 6. Эффективность минеральных удобрений (среднее 2001, 2002, 2004 гг.)

Наибольший экономический эффект достигался при внесении удобрений на планируемую урожайность. Окупаемость 1 кг д.в. удобрений прибавкой корнеплодов и сахара составила соответственно: 86-143 и 12,05-22,97 кг, а при внесении N₈₀P₈₀K₉₀ и N₁₂₀P₁₂₀K₁₃₅, соответственно: 63; 49 кг и 9,32; 7,44 кг.

Экономическая и экологическая эффективность внесения минеральных удобрений на планируемую продуктивность

Необходимым условием эффективности производства продукции является ее реализация, окупаемость которой имеет место в том случае, если издержки производства и продажи продукции будут ниже, чем у конкурентов.

Экономическая эффективность характеризуется соотношением результатов экономической деятельности с затратами факторов производства, связанными с достижением этих результатов.

Расчеты экономической эффективности показали, что при внесении минеральных удобрений с учетом содержания основных элементов питания в метровом слое почвы на заданную урожайность достигается наивысшая их окупаемость (табл. 7).

Таблица 7. Экономическая эффективность производства сахарной свеклы (среднее 2001, 2002, 2004 гг.)

Наибольший экономический эффект получен при внесении минеральных удобрений на планируемую урожайность 45,0 т/га. Это позволило снизить, в сравнении с эталонами 1 и 2, количество минеральных удобрений на N₄₁P₁₆K₅₅, себестоимость 1 т сахара с 5,86-5,88 тыс. руб. до 5,25 тыс. руб., повысить рентабельность на 23,9-24,5% и окупаемость дополнительных затрат с 3,00-3,41 руб. до 4,60 руб.

Выводы

1. Впервые на типичном черноземе Краснодарского края разработаны принципы применения доз минеральных удобрений под основную обработку почвы на планируемый урожай, учитывающая содержание основных элементов питания в метровом слое почвы, при сохранении ее плодородия.

2. Расчетные методы внесения доз минеральных удобрений под сахарную свеклу показывают, что существует механизм дополнительной мобилизации почвенного азота, фосфора и калия, что положительно влияет на рост и развитие растений, а также на формирование ее урожайности.

3. Внесение N₈₉Р₃₄К₁₃ (планируемая урожайность 45,0 т/га) позволило повысить мобилизацию почвенного азота на 23,7%, фосфора на 3,5% и калия на 14,1%.

4. Удобрения снижают отношение массы листьев к массе корнеплода, особенно при внесении удобрений в дозах, рассчитанных на планируемую урожайность 30,0 и 35,0 т/га (0,26 и 0,25).

5. Благоприятный интервал ГТК для формирования урожая корнеплодов в условиях неустойчивого увлажнения расположен в пределах 0,93-1,21 и в максимальной степени зависел от количества осадков в июне и августе (r = 0,79 и r = 0,82). Максимальная сахаристость корнеплодов сахарной свеклы наблюдалась при значении ГТК в июле, равным 0,88, и температуры воздуха в этот период 23,2-26,8?С.

6. Содержание основных элементов питания в ботве выше, чем в корнеплодах. При этом на удобренных вариантах, содержание азота и фосфора в ботве выше в сравнении с контролем: по азоту - на 0,07-0,63%, по фосфору - на 0,05-0,26%. В корнеплодах эта закономерность отмечена только для фосфора - на 0,07-0,19%. По калию и натрию существенных различий не наблюдалось.

7. Использование элементов питания для формирования урожая сахарной свеклы зависел от условий увлажнения. В засушливые годы вынос азота и калия с урожаем был выше в сравнении с влажными, особенно, по калию: на контроле - на 116,8%, на удобренном фоне - на 25,2-81,5%. Во влажные годы вынос фосфора с урожаем был выше на 26% на контроле и на 56,7-137,9% на удобренных делянках.

8. Наиболее высокий показатель продуктивности сахарной свеклы получен при внесении удобрений, рассчитанных на планируемую урожайность 45,0 т/га, так как фактическая урожайность при этом составила 56,7 т/га, сбор сахара - 8,54 т/га.

9. Установлено, что с увеличением доз минеральных удобрений технологические качества корнеплодов ухудшаются. Лучший показатель по выходу белого сахара получен при внесении N₈₉P₃₄K₁₃ (вар. 7) и составил 6,97 т/га.

10. Окупаемость сбором сахара 1 кг д.в. удобрений, рассчитанная на планируемую урожайность 30,0-50,0 т/га, по сравнению с ранее рекомендованными дозами N_80-120P_80-120K_90-135, повысилась с 7,44-9,32 кг до 12,05-22,97 кг.

11. Расчет эффективности применения минеральных удобрений позволил установить, что наиболее выгодно выращивать сахарную свеклу при использовании минеральных удобрений на планируемую урожайность 45 т/га. Это позволяет снизить себестоимость 1 т сахара с 5,86-5,88 тыс. руб. до 5,25 тыс. руб., повысить рентабельность на 23,9-24,5% и окупаемость затрат на удобрения с 3,00-3,41 руб. до 4,60 руб.

Предложения производству

1. Внесение оптимальных доз минеральных удобрений при возделывании сахарной свеклы рекомендуется устанавливать для получения планируемой урожайности на основании агрохимических картограмм содержания элементов питания в пахотном слое почвы путем применения поправочных коэффициентов в расчете на содержание их в метровом ее слое: азота - 1,3; нитрификации - 2,1; фосфора - 1,9; калия - 2,5).

2. Для мобилизации почвенных запасов питательных веществ в метровом слое почвы рекомендуется вносить минеральные удобрения в дозах, рассчитанных на планируемую урожайность.

Список работ, опубликованных по теме диссертации

1. Гоник Г.Е. Изменение свойств чернозема типичного при использовании его в течение 75 - лет под пашней и естественным травостоем / Г.Е. Гоник, Л.Г. Малютин, А.М. Селезнев, Н.Л. Малютина // Агробиологические основы возделывания основных полевых культур в Краснодарском крае: сб. КГАУ. - Краснодар, 2001. - Вып. 388/(416). - С. 77-83.

2. Малютин Л.Г. Сравнительная оценка черноземов типичных / Л.Г. Малютин, А.М. Селезнев, Н.Л. Малютина // Сахарная свекла. - 2001. - № 9. - С. 7-8.

3. Малютина Н.Л. Эффективность внесения минеральных удобрений под запланированный урожай сахарной свеклы // Научное обеспечение агропромышленного комплекса: мат. пятой региональной научно-практической конференции молодых ученых, 18-19 декабря 2003 г. - Краснодар, 2003. - С. 107-108.

4. Малютин Л.Г. Разработка и внедрение технологии применения эффективных доз макро- и микроудобрений для выращивания сахарной свеклы / Л.Г. Малютин, Н.Л. Малютина, А.В. Эслингер // Научное обеспечение агропромышленного комплекса: материалы шестой региональной научно-практической конференции молодых ученых, 9-10 декабря 2004 г. - Краснодар, 2004. - С. 34-35.

5. Малютин Л.Г. Применение микро- и макроудобрений в оптимальном сочетании / Л.Г. Малютин, Н.Л. Малютина, С.М. Муханова, А.В. Эслингер // Сахарная свекла. - 2005. - № 5. - С. 29-30.

6. Малютин Л.Г. Разработка и внедрение технологии применения эффективных доз макро- и микроудобрений под сахарную свеклу для зоны Северного Кавказа / Л.Г. Малютин, Н.Л. Малютина // Особенности производства, хранения и переработки сахарной свеклы на юге России: мат. Международной научно-практической конференции, Гулькевичи, 23-24 июня 2005 г. - Гулькевичи, 2005. - С.64-66.

Подписано в печать 20.10.2006 г. Формат 60х84 1/16

П.л. 1,0. Тираж 100 экз.

ГО СКНИИССиС, 352193, Краснодарский край,

г. Гулькевичи-3, ул. Тимирязева 2а

Размещено на Allbest.ru