Продуктивность яровой пшеницы и плодородие чернозема южного при длительном применении минеральных удобрений в Среднем Поволжье

Размещено на http://www.allbest.ru/

На правах рукописи

06.01.04 - агрохимия

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата

сельскохозяйственных наук

Продуктивность яровой пшеницы и плодородие чернозема южного при длительном применении минеральных удобрений в Среднем Поволжье

Климова Надежда Федоровна

Саратов 2008

Работа выполнена в Федеральном государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Саратовский государственный аграрный университет имени Н.И.Вавилова»

Научный руководитель: доктор сельскохозяйственных наук, профессор Пронько Виктор Васильевич

Официальные оппоненты: доктор сельскохозяйственных наук, профессор Гришин Геннадий Евгеньевич

кандидат сельскохозяйственных наук, доцент Рябошкапов Владимир Федорович

Ведущая организация: Государственное научное учреждение Российский научно-исследовательский и проектно-технологический институт сорго и кукурузы»

Защита диссертации состоится «25» июня 2008 г. в 1300 часов на заседании диссертационного совета Д 220.061.05 при Федеральном государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Саратовской государственный аграрный университет имени Н.И. Вавилова» по адресу: 410600, г. Саратов, Театральная пл., 1.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГОУ ВПО «Саратовский ГАУ»

Автореферат разослан «24» мая 2008г.

Учёный секретарь диссертационного совета, доктор с.-х. наук, профессор Н.А. Пронько

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. В степном Поволжье яровая пшеница является важнейшей продовольственной культурой. Она обеспечивает потребности хлебопекарных предприятий в высококачественном зерне. Однако, на протяжении многих лет продуктивность яровой пшеницы в областях Поволжья остается крайне низкой. Так, в среднем по Саратовской области за 1996 - 2006 гг. собирали в среднем 1,09 т/га зерна этой культуры. При этом колебания урожаев составляли от 0,26 до 1,59 т/га.

Поиск путей повышения продуктивности яровой пшеницы представляется нам весьма актуальной задачей, имеющей важное экономическое значение.

Важная роль в повышении урожайности яровой пшеницы принадлежит минеральным удобрениям (Фокеев, 1961; Аникст, 1982; Минеев, 1987; Чуб, 1989). К настоящему времени в основных почвенно - климатических зонах, где выращивается яровая пшеница, определены оптимальные виды, дозы, сроки и способы внесения минеральных удобрений. Вместе с тем, как показывает анализ ранее выполненных исследований, остается малоизученным применение удобрений под яровую пшеницу в севооборотах, виды, дозы, периодичность внесения, соотношения элементов питания и др. Такие вопросы, важные в теоретическом и практическом аспектах, можно решить только в длительных опытах. Недостаточность, а по многим направлениям и полное отсутствие длительных агрохимических опытов в зоне черноземных почв Поволжья не представляло возможности выполнить такие исследования.

Цель и задачи исследований. Изучить влияние длительного применения минеральных удобрений на плодородие чернозема южного, урожайность и качество яровой сильной пшеницы, возделываемой в зернопаровом севообороте.

Задачи исследований:

установить влияние минеральных удобрений на пищевой режим и биологическую активность чернозема южного;

определить размеры выноса из почвы элементов питания растениями яровой пшеницы в зависимости от систем удобрений и гидротермических условий вегетационного периода;

выявить влияние минеральных удобрений на урожай зерна яровой пшеницы и его качество;

установить влияние гидротермических условий вегетационного периода на содержание питательных веществ в почве, продуктивность и качество яровой пшеницы;

дать экономическую оценку изучаемым системам удобрений.

Научная новизна. Впервые на черноземах степного Поволжья в стационарных условиях изучено влияние систематического внесения минеральных удобрений под яровую пшеницу на пищевой режим и биологическую активность почвы, урожай зерна и его качество. Выявлено влияние гидротермических условий на пищевой режим чернозема южного, продуктивность яровой пшеницы, ее качество и отзывчивость на вносимые удобрения. минеральный удобрение яровой пшеница

Практическая значимость. Выполненное обоснование оптимальным дозам азотно-фосфорных минеральных удобрений способствует улучшению пищевого режима южных черноземов Поволжья и повышению продуктивности яровой пшеницы в сухие годы на 0,23-0,26 т/га, среднесухие - на 0,38-0,42 т/га и во влажные - на 0,60-0,64 т/га. Полученные результаты представляют интерес для хозяйств различных форм собственности, работающих в зоне степей, а также проектных организаций, занимающихся агрохимическим обслуживанием.

Основные положения, выносимые на защиту:

- минеральные удобрения, вносимые под яровую пшеницу, увеличивают в почве содержание нитратного азота, обменного аммония, доступного фосфора и не влияют на динамику обменного калия;

- продуктивность и качество яровой пшеницы зависят от вида и дозы минеральных удобрений, а также погодных условий вегетационного периода;

- на черноземе южном при средней обеспеченности азотом и фосфором высокий прирост урожая с максимальным экономическим эффектом обеспечивает внесение N 38,9 Р4,5 на 1 га севооборотной площади.

Достоверность результатов исследований. Подтверждается длительным (в течение 36 лет) периодом работы в условиях стационарного опыта, использованием общепринятых методов исследований, результатами статистической обработки экспериментальных данных.

Реализация результатов исследований. Результаты диссертационной работы прошли в 2006-2007 гг. производственную проверку в Экспериментальном хозяйстве ГНУ НИИСХ Юго - Востока (Саратовский район Саратовской области) на площади 50 га. Внесение минеральных удобрений в дозе N38,9 Р4,5 при возделывании яровой пшеницы Саратовская 60 позволило в среднем за 2 года дополнительно получить 0,39 т/га зерна первого класса. Условно - чистый доход, подтверждаемый актами внедрения, составил 3225 руб./га при уровне рентабельности 92 %.

Апробация работы. Материалы диссертации докладывались и обсуждались на ежегодных заседаниях методической комиссии технологического центра ГНУ НИИСХ Юго-Востока (Саратов, 1997 - 2007), ежегодных научных конференциях профессорско-преподавательского состава и аспирантов СГАУ им. Н.И. Вавилова (Саратов, 2006 - 2008), международных научно - практических конференциях «Вавиловские чтения» (Саратов, 2006, 2007), совещании участников географической сети опытов с удобрениями (Москва, 2003), всероссийских научно - практических конференциях «Сельскохозяйственная микробиология в 19 - 21 веках» (Санкт - Петербург, 2001) и посвященной 75-летию академика Н.З. Милащенко (Краснодар, 2007).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 5 работ, в том числе одна в журнале, определенном перечнем ВАК Минобразования РФ.

Степень личного участия. Исследования проводились в длительном стационарном опыте, заложенном в 1969 - 1971 гг. проф. М.П. Чуб и ее сотрудниками: кандидатами сельскохозяйственных наук Литвиновой Н.А., Гюровой Э.С., Потатуриной Н.В. Опубликованные результаты их исследований использовались соискателем в качестве исходных данных для обоснования своих выводов. Им и сотрудникам лаборатории плодородия почв ГНУ НИИСХ Юго-Востока автор выражает глубокую признательность за оказание помощи в проведении экспериментов. Работы по закладке опытов, проведению наблюдений и исследований, анализу и интерпретации полученных данных за 1997-2007 гг. автором выполнялись лично.

Структура и объем диссертации. Работа изложена на 142 страницах компьютерного текста, включает 39 таблиц, 15 рисунков и 6 приложений. Состоит из введения, 6 глав, выводов и предложений производству, списка цитируемой литературы из 216 названий.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Условия проведения опытов и методика исследований.

Исследования проводились в полевом стационарном опыте, который включен в реестр РАСХН. Он расположен в Экспериментальном хозяйстве ГНУ НИИСХ Юго-Востока в 7 км от г. Саратова на черноземе южном, среднемощном, тяжелосуглинистом. При закладке опыта содержание гумуса в слое 0-40 см составляло 4,36 %, обеспеченность растений азотом - средняя 40 - 50 мг/ кг, фосфором (по Мачигину) - низкая (12 - 15 мг/ кг), калием- высокая (320 -350 мг/кг).

Климат района проведения опытов - засушливый, коэффициент континентальности - 185-200 (средне и сильноконтинентальный). Сумма эффективных температур свыше 10 0С составляет 2600 - 2800 0 С.

Яровая пшеница возделывалась в шестипольном зернопаровом севообороте со следующим чередованием культур: пар чистый - озимая пшеница - яровая пшеница - просо - ячмень - овес. Опыт закладывался в трехкратной повторности, поэтому за годы его проведения яровая пшеница возделывалась 18 лет, из которых 6 были сухие (1971, 1972, 1979, 1984, 1991, 2002), 5 - среднесухие (1977, 1983, 1995, 1996, 2001) и 7 - влажные (1973, 1978, 1985, 1989, 1990, 1997, 2003). В 1972 г. из - за жестокой засухи посевы яровой пшеницы полностью погибли.

Варианты, на которых автор проводила свои исследования, а также удобрения, вносимые на них, показаны в таблице 1.

Таблица 1 - Схема внесения минеральных удобрений по вариантам опыта

На яровой пшенице вносили аммиачную селитру, двойной гранулированный суперфосфат осенью под основную обработку почвы.

Общая площадь делянки - 180 м2, учетная - 138 м2, расположение делянок рендомизированное. Повторность трехкратная.

На посевах яровой пшеницы проводили фенологические наблюдения: определяли прирост сырой и сухой массы по фазам роста яровой пшеницы по методике Государственной комиссии по сортоиспытанию с.х. культур, 1971. Определение в растительных образцах содержания азота, фосфора и калия осуществляли из одной навески после мокрого озоления по методике Гинзбург-Щегловой. В зерне яровой пшеницы помимо азота, фосфора и калия определяли содержание белка экспресс методом на приборе Инфраматик 8100, количество и качество клейковины в пшенице по ГОСТ 13586.1-68.

Определение нитратного азота в слое почвы 0-40 см (0-20 и 0-40 см) проводили ионометрическим методом ГОСТ 26951 - 84, обменный аммоний - в 1,0 н растворе КСl с реактивом Несслера. Определение подвижных форм фосфора и калия по методу Мачигина в модификации ЦИНАО ГОСТ 26205 - 84. Количественный и качественный состав микрофлоры определяли путем высева разведений почвенной суспензии на селективные питательные среды (Теппер Е.З.,1993), дыхание почвы - методом Штатнова в модификации Карпачевского, ферментативную активность - по Т.А. Щербаковой (1983), разложение клетчатки и протеолитическую активность - аппликационным методом по Е.Н. Мишустину в модификации А.Н. Петровой (1963).

Экономическая оценка изучаемых систем удобрений проводилась в ценах 2007 года по методикам, утвержденным ВАСХНИЛ (1989) и РАСХН (1998). Дисперсионный анализ урожайных данных осуществляли по Б.А. Доспехову (1985).

Технология возделывания яровой пшеницы была общепринятой для данной зоны. Урожай зерна убирали поделяночно напрямую комбайном Сампо _ 500.

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

Пищевой режим почвы. Накопление нитратного азота в посевах яровой пшеницы зависело от количества вносимых в почву азотных удобрений и погодных условий вегетационного периода (табл. 2).

В среднем за 18 лет исследований при определении на яровой пшенице последействия удобрений, содержание нитратного азота во все сроки определения находилось на уровне контроля.

Влияние погодных условий на образование нитратного азота в условиях стационарного опыта нельзя признать однозначным. Так, в неудобрявшейся почве во влажные, среднесухие и сухие годы нитратов накапливалось примерно на одном уровне. Внесение в составе удобрений N50 на 1 га севооборотной площади резко повысило содержание N - NО3 в сухие и среднесухие годы.

Содержание обменного аммония в неудобрявшейся почве было довольно стабильным и мало зависело от погодных условий. Не оказало заметного влияния на количество обменного аммония и последействие ранее вносимых удобрений, в том числе и азотных. Повышенные N38,9 и высокие N50, N44,5 дозы азотных удобрений проявили свое влияние на содержание аммиачного азота только в среднесухие и сухие годы.

Нами были подсчитаны запасы минерального азота (сумма нитратного и аммиачного) в кг/га по вариантам опыта. Установлено, что в неудобренном черноземе южном при появлении всходов яровой пшеницы накапливается порядка 64 кг/га минерального азота, из которого на долю нитратов приходится 34 кг/га во влажные и сухие годы. При этом во влажные и среднесухие годы в неудобренной почве минерального азота обнаруживается больше, чем в сухие годы.

Таблица 2 - Пищевой режим в слое почвы 0 - 40 см под яровой пшеницей, мг/ кг

Примечание: 1 - всходы, 2 - уборка

При систематическом внесении повышенных N38,9 и высоких доз N50, N44,5 азота в составе минеральных удобрений запасы в почве минерального азота (нитратный и аммиачный) увеличиваются примерно на одну треть и достигают 85 - 87 кг/га, из которых на долю нитратов приходится 50 - 58 кг/га.

Длительное систематическое применение в стационарном опыте фосфорных удобрений существенно изменило фосфатный режим почвы. Повышенное содержание доступных фосфатов в сравнении с контролем характерно для всех удобренных вариантов, в том числе и в последействии, а также в тех случаях, где под яровую пшеницу вносили одни азотные удобрения N26,6, N16.7 и N38.9. Обусловлено это временным подкислением почвенного раствора нитратами, что способствует переходу фосфатов почвы и удобрений в доступное для растений состояние. На вариантах, где вносили высокие N50Р8,9; N46,7Р6,7 и повышенные N38,9Р4,5; N44,5Р16,1 дозы азотных удобрений в сочетании с фосфорными, эти обстоятельства проявились наиболее отчетливо.

В условиях стационарного опыта отмечена общая для всех вариантов закономерность - снижение содержания подвижного фосфора от начала вегетации яровой пшеницы к ее уборке.

На количество доступных фосфатов влияли также гидротермические условия: во влажные и сухие годы при внесении одних и тех же видов и доз минеральных удобрений их было больше, чем в среднесухие годы.

В результате систематического внесения на черноземе южном азотно - фосфорных удобрений в дозах N50Р8,9; N46,7Р6,7 почва из категории низкой обеспеченности по фосфору перешла в среднюю и запасы доступных для яровой пшеницы соединений фосфатов достигли 128 - 148 кг/га. Этого вполне достаточно для формирования высоких урожаев зерна яровой пшеницы.

Калийные удобрения в стационарном опыте вносились только в первой и второй ротациях севооборота и дальнейшее их применение признано нецелесообразным. Многолетние наблюдения не позволили выявить какого - либо четкого влияния вносимых удобрений на содержание обменного калия. Не отразилось на его количестве и влияние погодных условий. Обусловлено это высокими запасами данного элемента в почве: на контроле его запасы составляют около 1500 кг/га, что примерно в двадцать раз выше показателя выноса калия с урожаями яровой пшеницы, которые были получены в стационарном опыте.

Биологическая активность почвы. Южные черноземы обладают довольно высокой биологической активностью, о чем свидетельствуют результаты определений в течение 1992 - 1997 гг. численности аммонификаторов, целлюлозоразрушающих микроорганизмов, почвенных грибов, актиномицетов и олигонитрофилов (табл.3).

Таблица 3 - Биологическая активность почвы под яровой пшеницей в фазу колошения в слое 0-30 см в зависимости от удобрений и погодных условий

Аммонификаторов, которые разлагают белковые соединения до аминокислот и аммиака, больше всего накапливалось в почве во влажные годы. Азотно - фосфорные удобрения в дозе N38,9Р4,5 , азотные N38,9 и фосфорные Р16,1 наиболее заметно повышали численность данной группы микрофлоры. В сухие годы имела место лишь положительная тенденция увеличения активности аммонификаторов в удобренной почве.

Численность целлюлозоразрушающих микроорганизмов, играющих важную роль в круговороте углерода, во влажные годы и среднесухие была практически одинаковой, а в сухие годы их содержание снижалось почти в 1,5 раза.

Во всех трех группах лет (влажные, среднесухие и сухие) самое сильное влияние на количество целлюлозоразрушающих микроорганизмов оказали азотно - фосфорные удобрения в дозе N38,9Р4,5, а от раздельного внесения этих же удобрений положительных результатов не последовало.

Почвенные грибы, расщепляющие сложные органические субстраты (целлюлоза, лигнин) до более простых соединений, активно размножались во влажные и среднесухие годы. При таких гидротермических условиях минеральные удобрения (особенно азотно - фосфорные) удвоили численность грибной микрофлоры. В сухие годы активность грибов резко уменьшалась в связи с длительным иссушением почвы и влиянием минеральных удобрений на их активность не обнаружено.

Актиномицеты, участвующие в превращениях азотосодержащих соединений почвы (в том числе и гуминовых кислот) стабильно увеличивали свою численность при внесении азотных удобрений N38,9. Это наглядно проявилось в годы с различными гидротермическими условиями.

Жизнедеятельность олигонитрофилов, осуществляющих минерализацию органических соединений в почвах, зависела от условий тепло - и влагообеспеченности и потому ее численность сильно изменялась от начала вегетации яровой пшеницы к ее уборке. Заметное положительное влияние на активность олигонитрофилов оказали азотно - фосфорные удобрения N38,9Р4,5.

Наши наблюдения показали, что минеральные удобрения практически не повлияли на «дыхание» почвы (эмиссия СО2). Оно в большей степени зависело от погодных условий вегетационного периода (во влажной почве выделение СО2 уменьшалось).

Скорость разложения льняной ткани, по которой судят о целлюлозолитической активности почвы, в среднесухие годы была средней (40-50 %), во влажные и сухие годы - низкой (20 - 30 %). При внесении азотно - фосфорных удобрений N38,9Р4,5 в среднесухие годы степень разрушения ткани достигала 71 - 75 %, а во влажные и сухие годы в удобренной почве разложение шло на уровне контрольного варианта.

Активность протеолитических ферментов (протеазы) в среднесухие годы также была в 1,5 - 2 раза выше, чем во влажные. Внесение минеральных удобрений (как азотно - фосфорных так и отдельно азотных и фосфорных) в среднесухие годы снижало протеолитическую активность, а во влажные годы она была практически одинаковой как на удобренных вариантах, так и в неудобрявшейся почве.

Накопление биомассы яровой пшеницы. Внесение минеральных удобрений оказало положительное влияние на размер накопления как зерновой массы, так и соломы. В группе влажных лет за весь период исследований на контроле было получено 291,2 г/м2 зерна и 356,7 г/м2 соломы, в среднесухие годы соответственно 196,9 и 342,1 г/м2, а в сухие - 155,2 и 267,2 г/м2. При благоприятных условиях увлажнения максимальное накопление биомассы (826 - 839 г/м2) отмечено при системах удобрений N26,6; N46,7Р6,7 и N38,9, в среднесухие (821 г/м2) - при N44,5Р16,1 , в сухие (538 г/м2) - при N38,9Р4,5. При этом изменилось и соотношение зерно : солома, которое на удобренных вариантах во влажные годы составляло 1 : 1,22 - 1 : 1,37, а в сухие - 1 : 1,55 - 1 : 1,80.

Химический состав растений. Содержание азота в зерне яровой пшеницы на контрольном варианте во влажные годы составило 2,16 %, в среднесухие - 2,31%, в сухие - 2,15 %. В соломе количество азота соответственно указанным группам лет составляло 0,32; 0,54 и 0,50 %. При внесении азотно - фосфорных удобрений N44,5Р16,1 и N46,7Р6,7 азота в зерне имелось во влажные годы 2,37 - 2,39 % , а в соломе - 0,37 - 0,40 %. Аналогичным образом влияли удобрения на поступление азота в зерно и солому в среднесухие и сухие годы.

Фосфора в зерне яровой пшеницы на контрольном варианте во влажные годы находилось 1,27 %, в среднесухие - 0,99 %, в сухие - 0,93 %. В соломе содержание данного элемента по указанным группам лет составляло соответственно 0,25; 0,18 и 0,21 %. Внесение минеральных удобрений за 18 - летний период наблюдений на содержание фосфора в зерне и соломе яровой пшеницы не оказало какого - либо заметного влияния.

Максимальное количество калия как в зерне, так и в соломе яровой пшеницы на контрольном варианте было отмечено в среднесухие годы - 0,62 % и 1,48 % соответственно. Во влажные годы и сухие годы его накапливалось несколько меньше. Под влиянием минеральных удобрений содержание калия как в зерне, так и в соломе изменялось незначительно.

Вынос элементов питания. Данные многолетних наблюдений показали, что вынос элементов питания зависел как от гидротермических условий изучаемых лет, так и от количества вносимых удобрений и урожая яровой пшеницы (табл. 4).

Вынос азота во влажные годы составил 56,5 - 84,5кг/га, в среднесухие годы - 24,8 - 43,1 кг/га по разноудобренным вариантам. Наибольший вынос отмечен в группе влажных лет при внесении N44,5 Р16,1 кг д.в. на 1 га севооборотной площади, в среднесухие годы - N50Р8,9 и в сухие годы - N38,9.

Потребление азота на 100 кг урожая зерна (с соответствующим количеством побочной продукции) по вариантам опыта изменялось от 2,6 до 3,2 кг на 100 кг продукции. При этом удобренные растения на 100 кг основной продукции расходовали азота больше, чем удобренные.

Вынос фосфора во влажные годы колебался от 26,0 до 44,9, среднесухие годы - 12,2 - 19,5, сухие годы - 10,5 - 13,7 кг/га в зависимости от степени удобренности вариантов. Максимальный вынос фосфора (44,4 кг/га) отмечен во влажные годы при внесении N44,5Р8,9, в среднесухие годы - (19,5 кг/га) - N38,9, всухие годы - (13,9 кг/га) - N44,5Р16,1 на 1 га севооборотной площади. Вынос фосфора на 100 кг урожая зерна с соответствующим количеством побочной продукции колебался при этом от 1,1 до 1,3 кг. Вынос калия во влажные годы изменялся от 51,4 до 85, среднесухие - 35,4 - 62,1, сухие годы - 27,2 - 45,8 кг/га в зависимости от степени удобренности почвы. Вынос калия на 100 кг урожая зерна с соответствующим количеством побочной продукции колебался от 2,8 до3,6 кг. 

Таблица 4 - Вынос элементов питания растениями яровой пшеницы, кг / га

Примечание: 1 - вынос, кг / га 2 - на 100 кг урожая с соответствующим количеством побочной продукции

Коэффициенты использования питательных веществ из удобрений. Расчеты коэффициентов использования питательных веществ из удобрений, выполненные разностным методом, показали, что яровая пшеница наиболее продуктивно использовала азот минеральных удобрений во влажные годы (36,5 - 62,9 %). В группе среднесухих лет на вариантах с азотно - фосфорными удобрениями коэффициенты использования азотных удобрений яровой пшеницей составляли 39,9 - 43,6 %, а в сухие годы - 13,4 - 20,8 %. Таким образом, засушливый вегетационный период не только снижает накопление биомассы растений, изменяет их химический состав, но и очень резко снижает коэффициенты использования азота из минеральных удобрений.

Во влажные годы отмечено и лучшее использование фосфора минеральных удобрений - 61,2 - 65,1 % против 21,1 - 44,4 % в группе сухих лет.

Влияние минеральных удобрений на урожай и качество зерна яровой пшеницы. Урожайность яровой пшеницы во влажные годы на неудобренном контроле колебалась от 0,88 до 3,40 т/га и в этой группе лет составила в среднем 2,14 т/га (табл.5).

На большинстве вариантов опыта, исключая последействие минеральных удобрений получены достоверные прибавки урожая. Самые высокие (0,64 - 0,63 т/га) отмечены при внесении N44,5Р161 и N46,7Р6,7 Внесение более высоких доз азотных и фосфорных удобрений N50Р8,9 и N38,9Р4,5 в условиях их регулярного применения оказалось нецелесообразным, поскольку это не привело к повышению урожайности яровой пшеницы. Внесение одного азота N26,6 и N16,7 в почву во влажные годы оказалось недостаточным. Прибавки урожая к контролю от азотных удобрений составили 16 - 21 %. Еще слабее на продуктивность яровой пшеницы сказалось последействие минеральных удобрений - прибавка была в пределах 9 - 13 % к контролю.

Таблица 5 - Влияние минеральных удобрений на урожай зерна яровой пшеницы в годы с различными гидротермическими условиями

Примечание: 1 - урожай зерна, т/га; 2 - прибавка урожая к контролю, т/га;

Результаты статистической обработки показали, что в группе влажных лет изменение гидротермических условий вегетационного периода достоверно влияло на эффективность большинства изучаемых систем удобрений (кроме последействия удобрений и N16,7).

В группе среднесухих лет на контрольном варианте урожайность яровой пшеницы по разным годам колебалась от 0,90 до 1,74 т/га при среднем показателе 1,06 т/га. В этой группе лет самые высокие прибавки урожая от удобрений получены в 2001 году. Максимальный прирост (0,73 т/га) отмечен в этом году при внесении N46,7Р6,7. В целом для среднесухих лет наиболее эффективным оказалось N44,5Р16,1 на 1 га севооборотной площади, где прибавка урожая к контролю составила 40 %. Последействие минеральных удобрений в этой группе лет было незначительным.

В сухие годы на неудобренном контроле урожайность зерна яровой пшеницы колебалась от 0,18 до 1,32 т/га при среднем показателе 0,98 т/га. Во все годы исследований получены достоверные прибавки урожая на большинстве вариантах. Недостоверные прибавки урожая имели место при изучении последействие минеральных удобрений. Максимальные прибавки урожая в этой группе лет получены при внесении повышенных и высоких доз азотно - фосфорных удобрений N50Р8,9 и N46,7Р6,7

В среднем за 18 лет исследований наиболее эффективными оказались системы удобрений N44,5Р16,1; N38,9Р4,5 и,7 N46,7Р6, где получены самые высокие прибавки урожая зерна яровой пшеницы. Следует отметить, что в среднесухие и сухие годы влияние гидротермических условий на эффективность удобрений было достоверным (кроме последействия).

Имеющиеся у нас данные по результатам длительного внесения минеральных удобрений в условиях стационарного опыта позволяют выявить значение минеральных удобрений для формирования качественного зерна яровой пшеницы в различных гидротермических условиях (табл. 6).

Таблица 6 - Влияние минеральных удобрений на содержание белка в зерне яровой пшеницы, %

Полученные данные позволили установить, что содержание белка в зерне яровой пшеницы в сухие годы повышалось, а во влажные - снижалось. Во влажные годы самое высокое содержание белка (13,3-13,9 %) отмечено при внесении N50Р8,9 и N50Р8,9, среднесухие годы - (14,6-15,0%) - при N50Р8,9, N44,5Р16,1 и N38,9, сухие годы (14,6-14,7 %)- при внесении N26,6 и N46,7Р6,7 на 1 га севооборотной площади.

Результаты математической обработки показали, что влияние погодных условий на действие удобрений при формировании качества зерна было в большинстве случаев несущественные.

Помимо повышенного накопления белка на вариантах с внесением азотно - фосфорных удобрений отмечалось увеличение количества сырой клейковины и улучшение ее технологических свойств (повышение упругости). Больше всего клейковины накапливалось при внесении N50Р8,9; N44.5Р16,1 и N46,7Р6,7.

Математические модели продуктивности яровой пшеницы.

Расчет нелинейных математических моделей зависимости урожая зерна от доз азотно - фосфорных удобрений показал, что для разных по степени увлажнения годы они имеют следующий вид:

Y = - 0.00032 + 0.0293 х + 2,1031 - для влажных лет R=0.80

Y = - 0,052 + 0,0118 х + 1,0524 - для среднесухих лет R=0.92

Y = - 0,052 + 0,0083х + 1,2008 - для сухих лет R=0.69

где Y- урожайность, т/га; х - N+Р, кг д.в./га

Построенные на основании результатов стационарных опытов трехмерные математические модели позволили установить степень влияния минеральных удобрений и гидротермических условий на урожайность яровой пшеницы и качество ее зерна. Построение моделей сопровождалось расчетами уравнений регрессии и парных коэффициентов корреляции.

Модель зависимости содержания белка в зерне яровой пшеницы от доз азотно - фосфорных удобрений описывается уравнениями:

Y= -0,0003х2+0,0303х+12,316 - во влажные годы R=0.51

Y = 3Е-05х2+0,0245х+13,147 - в среднесухие годы R=0.88

Y = -0,0009х2+0,0636х+13,085 - в сухие годы R=0.67

где Y- содержание белка в %, х - N+Р, кг д.в./га

Установлено, что во влажные и сухие годы урожай зерна яровой пшеницы в значительно большей степени определялся азотными удобрениями, а в среднесухие годы - фосфорными.

Накопление белка в зерне яровой пшеницы во влажные и среднесухие годы зависит от азотно - фосфорных удобрений, а в сухие - от азотных. Максимальное накопление белка в зерне отмечалось при ГТК 0,5 - 0,6.

Экономическая эффективность изучаемых систем удобрений. Расчеты показали, что наиболее рентабельным является последействие минеральных удобрений с уровнем рентабельности 109 и 113 %, а также внесение N26,6 на 1 га севооборотной площади. Неудобренный контроль имел уровень рентабельности 94 % (табл.7).

Таблица 7 - Экономическая эффективность применения минеральных удобрений при возделывании яровой пшеницы, среднее за 1971 - 2003гг.

Примечание: в ценах 2007 года

Самый высокий условно - чистый доход обеспечило внесение N38,9Р4,5 на 1 га севооборотной площади - 5073 руб./ га с колебаниями от 10415 руб./га во влажные до 1665 руб./га в сухие годы.

Вместе с тем следует отметить, что довольно высокий экономический эффект при возделывании яровой пшеницы показало систематическое использование одних азотных удобрений: N26,6, где условно - чистый доход составил 5125, а при N38,9 - 4953 руб./га.

ВЫВОДЫ

1. В зернопаровом севообороте на черноземе южном Саратовского Правобережья при средней обеспеченности почвы минеральным азотом и доступным фосфором самые высокие урожаи зерна яровой пшеницы в среднем за 18 лет получены от внесения на 1 га севооборотной площади N44,5 Р16,1 (18,2 т/га), N46,7 Р6,7 (1,80 т/га) N38,9 Р4,5 (1,79 т/га). С увеличением засушливости вегетационного периода продуктивность яровой пшеницы снижалась и ее отзывчивость на минеральные удобрения в сухие годы (ГТК < 0.6) , была в 2 - 3 раза ниже, чем во влажные (ГТК > 0,8).

2.Максимальный условно - чистый доход (в ценах 2007 г.) получен от внесения N38,9Р4,5 на 1 га севооборотной площади - 5073 руб./га. Минимальный (3968 руб./га) был на контроле. Высокую доходность (4849 руб. /га) и окупаемость затрат (113 %) обеспечило использование яровой пшеницей последействия ранее внесенных минеральных удобрений ( N15 Р21 К3,3 на 1 га севооборотной площади).

3. Минеральные удобрения повышали содержание белка в зерне яровой пшеницы на 1,3-1,5 % и сырой клейковины на 2,0-2,3 %. При этом на всех вариантах (включая неудобренный контроль) в сухие годы белка и сырой клейковины накапливалось больше, чем во влажные. На технологические свойства сырой клейковины (упругость, ИДК) минеральные удобрения заметного влияния не оказали.

4. Систематическое внесение минеральных удобрений улучшало азотный режим чернозема южного. В фазу всходов яровой пшеницы в неудобренной почве накапливается около 64 кг/га минерального азота, из которого на долю нитратного приходится 34 кг/га. Применение повышенных (N38.9) и высоких доз азота (N50) на 1 га севооборотной площади увеличивало запасы в почве минерального азота (нитратный и аммиачный) примерно на одну треть и достигали 85 - 87 кг/га, из которых на долю нитратного приходится 50-58 кг/га.

5. Длительное применение минеральных удобрений в стационарном опыте существенно изменило фосфатный режим почвы. Повышенное содержание фосфатов (25 - 33 мг / кг) стало характерным для всех вариантов опыта, в том числе в последействии, а также в тех случаях, где под яровую пшеницу вносили одни азотные удобрения.

Многолетние наблюдения не выявили какого - либо заметного влияния минеральных удобрений на содержание в черноземе южном обменного калия.

6. Регулярное внесение азотно - фосфорных удобрений способствовало увеличению численности аммонификаторов, целлюлозоразрушающих ми...