Плодородие южного чернозема и продуктивность зернопарового севооборота в условиях длительного применения минеральных удобрений

Размещено на http://www.allbest.ru/

САРАТОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АГРАРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ИМ.Н.И.ВАВИЛОВА

На правах рукописи

Специальность 06.01.04 - Агрохимия

Диссертация

на соискание ученой степени

кандидата сельскохозяйственных наук

ПЛОДОРОДИЕ ЮЖНОГО ЧЕРНОЗЕМА И ПРОДУКТИВНОСТЬ ЗЕРНОПАРОВОГО СЕВООБОРОТА В УСЛОВИЯХ ДЛИТЕЛЬНОГО ПРИМЕНЕНИЯ МИНЕРАЛЬНЫХ УДОБРЕНИЙ

Эленбергер Руслан Андреевич

Научный руководитель:

доктор сельскохозяйственных наук,

профессор Пронько В.В.

Саратов - 2006



ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Длительное отчуждение питательных веществ из почвы с урожаями сельскохозяйственных культур без существенной компенсации, разрушительное действие антропогенных и эрозионных процессов привели к существенному снижению почвенного плодородия. За 200-250 лет сельскохозяйственного использования в черноземах Саратовской области содержания гумуса уменьшилось на 50 % (Медведев И.Ф., 2000). Следствием такого положения стало заметное ухудшение физических, химических, физико-химических и агрохимических свойств сельскохозяйственных угодий, что негативно сказывается на росте урожайности и стабилизации производства зерна и кормов.

В комплексе приемов по сохранению плодородия почвы важная роль принадлежит удобрениям. Однако, при оценке минеральных удобрений как фактора регулирования почвенного плодородия, (в отличие от органических) в научной литературе высказываются прямо противоположные точки зрения. Наиболее объективную оценку их эффективности можно получить в длительных стационарных опытах. Недостаточность, а по многим вопросам и полное отсутствие таких работ в зоне черноземных почв и определяют актуальность выбранного направления исследований.

Цель исследований: изучить влияние длительного применения минеральных удобрений на основные показатели плодородия чернозема южного и определить оптимальные их дозы для шестой ротации зернопарового севооборота.

Задачи исследований:

определить влияние минеральных удобрений на содержание гумуса и его фракционный состав;

изучить динамику валовых и доступных форм питательных веществ в условиях длительного применения минеральных удобрений;

выявить влияние минеральных удобрений на биологическую активность почв; минеральный удобрение гумус питательный

установить размер выноса питательных веществ в зернопаровом севообороте, оптимальный баланс элементов питания и уровень их возврата на почвах со средней обеспеченностью азотом и фосфором;

определить влияние минеральных удобрений на продуктивность культур зернопарового севооборота и качество урожая;

дать экономическую оценку изучаемым вариантам удобрений.

Научная новизна. Впервые для Поволжья в стационарных условиях изучено изменение агрохимических и биологических свойств южного чернозема после 36-летнего применения минеральных удобрений. Получены новые сведения о балансе гумуса и пищевом режиме чернозема южного под влиянием длительного применения минеральных удобрений. Уточнены размеры выноса питательных веществ и рассчитаны их балансы. Определен уровень продуктивности зерновых культур в шестой ротации зернопарового севооборота.

Практическая значимость. Дано научное обоснование оптимальным дозам минеральных удобрений для зернопаровых севооборотов, которые снижают потери гумуса и позволяют повысить на южных черноземах засушливого Поволжья урожайность озимой пшеницы по чистым парам на 0,44 т/га, яровой пшеницы - 0,78 т/га, проса - 0,92 т/га, ячменя - 1,31 т/га, овса - 0,89 т/га. Полученные результаты представляют интерес для хозяйств различных форм собственности, работающих в зоне степей, и проектных организаций.

Основные положения, выносимые на защиту:

Длительное применение минеральных удобрений га южном черноземе не позволило получить положительный баланс гумуса в зернопаровом севообороте.

Положительный баланс азота в шестой ротации зернопарового севооборота на черноземе южном при средней обеспеченности азотом и фосфором возможно получить при внесении на 1 га севооборотной площади N52Р13.

За шестилетнюю ротацию зернопарового севооборота максимальную прибавку урожая обеспечивает внесение на 1 га севооборотной площади N35P13.

Апробация работы. Основные положения диссертации докладывались и обсуждались на ежегодных совещаниях технологического центра ГНУ НИИСХ Юго - Востока (Саратов, 2000-2005 гг.), ежегодных научных конференциях профессорско - преподавательского состава СГАУ им. Н.И. Вавилова (Саратов, 2004 - 2006 гг.) Всероссийской научной конференции «Вавиловские чтения - 2003» (Саратов 2003 г.), Международной научной конференции «Повышение устойчивости биоресурсов на адаптивно - ландшафтной основе» (Оренбург, 2003 г.), Международной научной конференции по использованию органических удобрений и биоресурсов в ландшафтном земледелии (Владимир, 2004 г.), Всероссийской научной конференции «Докучаевские молодежные чтения» (Санкт - Петербург, 2004 г.).

Реализация результатов исследований. Внедрение научных разработок осуществлялось в Экспериментальном хозяйстве ГНУ НИИСХ Юго-Востока на площади 50 га и в ООО «Аграрий» Саратовского района на площади 134 га. Внесение на 1 га севооборотной площади N35P13 позволило получить дополнительный доход 1250 руб./га и 1640 руб./га соответственно.

Публикации. Основные положения диссертации опубликованы в 7 научных работах, в том числе одна - в реферируемом журнале.

Степень личного участия. Автор проводил свои исследования с 2000 по 2006 гг. в стационарных опытах, заложенных профессором М.П. Чуб и её сотрудниками. Они же предоставили исходные данные по этому опыту, который был заложен в 1968 году. Анализы почвенных и растительных образцов проводились сотрудниками лаборатории массовых анализов. Все остальные работы выполнены соискателем лично.

Автор выражает глубокую признательность научным сотрудникам ГНУ НИИСХ Юго-Востока, а также всем коллегам, оказавшим ему помощь в проведении эксперимента.

Объем и структура работы. Диссертация изложена на 160 страницах машинописного текста, включая 68 таблиц, состоит из введения, 6 глав, выводов и предложений производству, списка литературы, содержащем 218 источников, в том числе 5 иностранных авторов. В приложении помещены 43 таблицы.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

УСЛОВИЯ И МЕТОДИКА ПРОВЕДЕНИЯ ИССЛЕДОВАНИЙ

Исследования проводились в полевом стационарном опыте, заложенном в 1968-1970 гг. проф. М.П. Чуб и ее сотрудниками. Опыт включен в реестр РАСХН. Он расположен в экспериментальном хозяйстве ГНУ НИИСХ Юго-Востока в 7 км от г.Саратова на черноземе южном, среднемощном, среднесмытом, тяжелосуглинистом. При закладке опыта содержание гумуса в слое 0-40 см составляло 4,36%, обеспеченность растений азотом была средняя, фосфором (по Мачигину) - низкая, калием (в 1%-ной углеаммонийной вытяжке) - высокая.

Климат района проведения опытов - засушливый, коэффициент континентальности - 185-200 (средне и сильно континентальный). Сумма активных температур свыше 100С составляет 2600-28000С. За время проведения исследований, 2000 и 2003 годы были влажными, 2001, 2002, 2004, 2006 годы - средне засушливыми и 2005 год - засушливый. Таким образом, исследования проводились в типичных для данной зоны условиях

К настоящему времени в стационарном опыте завершена шестая ротация зернопарового севооборота. В нем принято следующее чередование культур: пар чистый - озимая пшеница - яровая пшеница - просо - ячмень - овес. Опыт включает 20 вариантов. Те варианты, на которых автор проводил свои исследования, а также распределение удобрений между культурами севооборота, показаны в табл.1.

Минеральные удобрения вносили осенью под зяблевую вспашку (азотные на озимой пшенице давали в подкормку).

Таблица 1 - Схема применения удобрений в шестой ротации зернопарового севооборота (2000 - 2006гг.)

№ вар.	Черный пар	Озимая пшеница	Яровая пшеница	Просо	Ячмень	Овес	В сумме за ротацию севооборота
1.	Контроль (без удобрений)
2.	_	N30	N40	N40	N40	N40	N190
3.	P40	-	-	P40	-	-	P80
4.	P40	-	N40	N40	N40	N40	N160P40
5.	P40	N30	N60	N60	-	N60	N210P40
6.	P40	N30	N60+ 3т соломы	N60+2т соломы	N40	N60	N250P40+ 5т соломы
7.	P40	N30	-	N40	-	-	N70P40
8.	P40	-	N60	N40	N40	-	N140P40
9.	P40	N30	N60P40	N40	N40	N40	N210P80
10.	P40	N60	N90	N60P40	N60	N40	N310P40

Применяли аммиачную селитру и двойной гранулированный суперфосфат. Размер опытных делянок - 235-300 м2. Их расположение - рендомизированное. Повторность опыта - трехкратная. Агротехника на опытном участке - общепринятая в данной зоне при возделывании зерновых культур. Все наблюдения и исследования в опыте проводили по общепринятым методикам:

содержание гумуса по И.В. Тюрину в модификации ЦИНАО, его групповой состав по Кононовой-Бельчиковой;

валовый азот в почве по Къельдалю, валовый фосфор и калий по ГОСТ 26261-84;

групповой состав азота почвы по Шконде-Королевой, фракционный состав минеральных фосфатов по Чангу-Джексону;

подвижные формы элементов питания: нитратный азот - ионоселективным методом, аммонийный азот - с реактивом Несслера, доступный фосфор - по Мачигину, обменный калий - на пламенном фотометре;

дыхание почвы - по Карпачевскому, активность ферментов протеазы и целлюлазы - аппликационным методом;

в зерне и вегетативной массе содержание азота, фосфора и калия определяли после мокрого озоления по Гинзбург-Щегловой;

уборку урожая осуществляли поделяночно комбайном «Сампо»;

данные по урожайности подвергали дисперсионному анализу по Б.А. Доспехову;

расчеты экономической эффективности проводили по методикам, утвержденным РАСХН (1998).

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

Содержание гумуса и его фракционный состав. Определение запасов гумуса в слое 0-40 см мы проводили перед началом шестой ротации севооборота. Сопоставление с исходными данными за 1970 год показало, что оно снизилось по всем вариантам опыта (табл. 2).

Таблица 2 - Содержание гумуса в почве по завершении пяти ротаций шестипольного севооборота

№ вар	Дозы удобрений за 5 ротаций	Гумус, %	Изменения за 30 лет в слое 0-40 см	Среднегодовой дефицит, т/га
		0-20 см	20-40 см	0-40 см	%	т/га
	1970г. (при закладке опытов)
1	Контроль	4,42	4,30	4,36	-	-	-
	2002г.
1	Контроль	3,89	3,83	3,86	-0,50	-23,70	-0,790
8	N470P455К320	3,95	3,92	3,93	-0,42	-20,19	-0,678
9	N990P800К360	3,92	3,88	3,90	-0,46	-21,85	-0,728
10	N1640P560К320	3,98	3,99	3,98	-0,38	-18,00	-0,600



За 30 лет наблюдений в неудобрявшейся почве убыль гумуса к исходному содержанию достигла 0,5%, а на вар.10, где изучалась максимальная система удобрений (N55P19K11 на 1 га севооборотной площади), она составила 0,38%. Таким образом, в условиях нашего эксперимента, изучаемые системы минеральных удобрений: минимальная (вар. 8), средняя (вар. 9) и максимальная (вар. 10), не способствовали сохранению исходных запасов гумуса. Следует лишь отметить то обстоятельство, что высокая насыщенность минеральными удобрениями (вар.10) способствовала снижению дефицитности баланса гумуса. Потери здесь составили 600 кг/га в год против 790 кг/га на контроле.

Результаты определения гумуса по И.В. Тюрину в модификации ЦИНАО были проверены расчетным путем по балансу азота. Сравнение данных по приходу (с ПКО, остаточный азот удобрений и азот микроорганизмов) и расходу (вынос с урожаем, ПКО, потери на сток) показало практически полную сходимость фактически полученных и расчетных показателей. Так, среднегодовой расчетный дефицит гумуса на контроле составил 745 кг/га в год, а на вар.10 - 550 кг/га в год.

Минеральные удобрения оказали также влияние на качественный состав гумуса (табл. 3).

Таблица 3 - Изменение фракционного состава гумуса при длительном применении минеральных удобрений

Вари-анты	Дозы удобрений за 5 ротаций	Углерод почвы, %	Углерод пирофосфатной вытяжки, %	Сгк /Сфк	Водорастворимый гумус, %
			ГК	ФК	Гумины
	1970 г. (при закладке опыта, М.П.Чуб и др.)
1	Контроль	2,54	36,2	10,2	52,6	3,5	-
	2002 г.
1	Контроль	2,17	26,2	13,6	60,2	2,0	2,8
8	N470P455K320	2,24	26,9	11,8	61,3	2,2	2,4
9	N990P800K360	2,30	26,1	11,9	62,0	2,2	2,6



За 30 лет наблюдений в составе гумуса снизилось содержание гуминовых кислот и повысилась доля фульвокислот. Это заметно изменило соотношение Сгк/Сфк. Следовательно, длительное применение минеральных удобрений способствовало увеличению подвижности гумуса, что является негативным фактором. Вместе с тем, минеральные удобрения в некоторой степени уменьшили содержание водорастворимого гумуса.

Содержание валовых запасов азота и фосфора. В шестой ротации зернопарового севооборота содержание общего азота уменьшилось по отношению к исходному уровню на всех вариантах опыта (табл. 4). При этом темпы потерь на вар. 7 (минимальная система удобрений) оказались выше, чем на неудобренном контроле. С увеличением дозы азота во вносимых удобрениях потери его почвенных запасов снижались.

Отмечаемые изменения азотного фонда на неудобренном контроле произошли в основном за счет гидролизуемых форм.

Таблица 4 - Содержание валовых форм азота и фосфора, %

Варианты	Азот, %	Фосфор, %
	0-20 см	20-40 см	0-40 см	0-20 см	20-40 см	0-40 см
	1976 г. (М.П. Чуб и сотр.)
1	0,2328	0,2303	0,2316	0,1360	0,1360	0,1360
4	0,2235	0,2363	0,2299	0,1390	0,1410	0,1400
5	0,2289	0,2306	0,2298	0,1470	0,1392	0,1431
7	0,2318	0,2309	0,2314	0,1386	0,1470	0,1428
8	0,2349	0,2263	0,2306	0,1492	0,1410	0,1451
10	0,2446	0,2328	0,2388	0,1361	0,1350	0,1356
	2004 г.
1	0,2055	0,1985	0,2020	0,1250	0,1184	0,1217
4	0,2100	0,2072	0,2086	0,1261	0,1316	0,1289
5	0,2154	0,2173	0,2164	0,1053	0,1263	0,1158
7	0,2030	0,1945	0,1988	0,1067	0,1053	0,1060
8	0,2121	0,2156	0,2139	0,1085	0,1184	0,1135
10	0,2132	0,2144	0,2138	0,1346	0,1250	0,1298

На контроле запасы минерального азота за рассматриваемый период снизились на 26,8%, легкогидролизуемых форм (по Шконде-Королевой) - на 30,5%, трудно гидролизуемых - на 31,4%, негидролизуемых - на 7,4% к исходным запасам. При внесении минеральных удобрений (особенно в повышенных дозах) возрастали потери как трудно гидролизуемых, так и негидролизуемых форм азота: 48,2 и 40,6% от исходного количества соответственно. Повышенная минерализация трудно гидролизуемых форм азота связана, по-видимому, с более узким соответствием С : N на вариантах с высокими дозами удобрений.

К шестой ротации зернопарового севооборота содержание валового фосфора, по сравнению с исходным, несколько снизилось по всем вариантам опыта (табл. 4). Изменение фосфатного фонда южного чернозема обусловлено не только потреблением фосфора растениями, но и характером поглощения почвой фосфатов минеральных удобрений. Отмеченные изменения нельзя признать значительными, если учесть, что , например, на вар. 9 и 10 за предыдущие 30 лет с урожаем было вынесено 655-672 кг/га фосфора. На контрольном варианте главным источником доступных фосфатов, являются соединения фосфора, связанные с органическим веществом - за 30 лет на этом варианте минерализовалось 23,7 т/га почвенного гумуса (табл. 2).

Длительное систематическое применение фосфорных удобрений повлияло и на фракционный состав фосфатов, определяющих по Чангу-Джексону. Удобрения по вариантам опыта в 2-3 раза увеличили содержание рыхлосвязанных фосфатов (I фракция), в 1,5-2 раза - алюмофосфатов (II фракция) и в 5-7 раз - железофосфатов (III фракция). Следовательно, на южном черноземе основная часть фосфора удобрений переходит в форму «активных» минеральных фосфатов и они являются ближайшим резервом подвижного фосфора для растений.

Пищевой режим почвы. Общим для динамики нитратной и аммиачной форм азота была их зависимость от гидротермических условий. Во влажные годы содержание N - NO3 в слое 0-40 см уменьшалось под всеми культурами севооборота, а обменного аммония - несколько повышалось. В средне засушливые годы, как правило, имела место обратная зависимость. Систематическое применение удобрений увеличивало обеспеченность растений как нитратным, так и аммонийным азотом. Причем их обнаруживалось больше на тех вариантах, где была выше доза азотных удобрений. Достаточно устойчивым было содержание нитратного азота в почве неудобрявшегося контроля под всеми культурами севооборота (5,5 -10,0 мг/кг в слое 0-40 см). Это говорит о способности почв степной зоны поддерживать стабильное накопление нитратного азота вследствие активно протекающих здесь нитрификационных процессов.

Удобрения положительно повлияли и на содержание доступного для растений фосфора. Систематическое их внесение позволило иметь под культурами севооборота к началу их посева 21,9 - 26,8 мг/кг фосфора (по Мачигину) против 15,2 мг/кг на контроле.

Наблюдение за содержанием обменного калия показало, что даже без внесения калийных удобрений оно оставалось достаточно высоким под всеми культурами севооборота.

Биологическая активность почвы. Наблюдения показали, что минеральные удобрения повысили протеолитическую активность почвы под яровой пшеницей почти в 1,5 раза, под просом - на 25%, под ячменем активность протеазы имела такие же закономерности ( табл. 5).

Целлюлазная активность почвы достигла своего максимума под всеми культурами на варианте, где вместе с минеральными удобрениями вносили солому (вариант 6).

Таблица 5 - Влияние удобрений на ферментативную активность почвы (ср. за вегетационный период), 2003-2005гг.

Варианты	Яровая пшеница	Просо	Ячмень
	1	2	1	2	1	2
1	15,0	11,0	7,5	7,0	10,5	33,8
6	25,0	13,1	10,0	9,4	12,5	46,4
8	20,5	6,8	10,5	6,6	12,6	39,9
9	22,5	8,1	10,3	5,5	12,9	45,1
10	22,5	5,2	-	-	-	-

Примечание: 1 - протеаза, %; 2 - целлюлаза, %

Вынос и баланс питательных веществ. На неудобренном контроле вынос азота между культурами севооборота колебался от 27 кг/га (просо) до 51 кг/га (озимая пшеница), фосфора - от 20 (овес) до 24 кг/га (озимая пшеница), калия - от 30 (ячмень) до 100 кг/га (озимая пшеница). Все изучаемые удобрения увеличили отчуждение элементов питания из почвы. Превышения по выносу азота на удобренных вариантах к контролю составили от 40 (озимая пшеница) до 161% (ячмень), фосфора - от 43 (яровая пшеница) до 70% (ячмень), калия - от 29 (овес) до 107% (ячмень).

При расчете баланса питательных веществ помимо выноса их и поступления с минеральными удобрениями учитывали и другие приходно-расходные статьи (азотфиксация свободноживущими микроорганизмами, поступление с осадками и семенами, потери на денитрификацию и сток).

В шестой ротации зернопарового севооборота положительный баланс азота был достигнут на вариантах 6 и 10 (табл.6), а с допустимым дефицитом - на вариантах 2, 5, 9. При использовании малых доз азота (вариант 7) возмещение его выноса составило 60,7%. На контроле поступление азота с осадками, семенами и за счет азотфиксации свободно живущих микроорганизмов покрыло его расход только на 44,2%.

Баланс фосфора на всех вариантах опыта сложился отрицательный. Максимальная интенсивность баланса этого элемента (58,5 - 68,1%) имела место на вариантах, где за ротацию внесли Р80. Без внесения фосфорных удобрений (контроль, вариант 2) возмещение выноса фосфора составило 5,8 - 6,8%.

Баланс калия в шестой ротации зернопарового севооборота сложился остродефицитным на всех вариантах опыта.

Только на варианте 6, где заделывалась солома, интенсивность баланса составила 17,4%, а на остальных вариантах была в пределах 1,3 - 1,8%. Таким образом, расчет баланса питательных веществ позволил

Таблица 6 - Баланс питательных веществ за шестую ротацию зернопарового севооборота (2000-2006гг.)

Варианты	Дозы удобрений за ротацию, кг/га	Расход, кг	Приход, кг	Баланс, +-	Интенсивность, %
Азот
1	Контроль	180,6	79,8	-100,8	44,2
2	N190	289,2	280,2	-9,0	96,9
3	P80	195,6	60,0	-135,6	30,7
4	N160P40	297,6	250,2	-47,4	84,1
5	N190P40	301,2	280,2	-21,0	93,0
6	N250P40 + 5 т соломы	334,8	360	+25,2	107,5
7	N70P40	267	162	-105,0	60,7
8	N140P40	294	229,8	-64,2	78,2
9	N210P80	325,2	300,0	-25,2	92,3
10	N310P80	373,2	400,2	+27,0	107,2
Фосфор
1	Контроль	105,6	7,2	98,4	6,8
2	N190	123,6	7,2	-116,4	5,8
3	P80	127,8	87,2	40,6	68,2
4	N160P40	137,4	47,2	-90,2	34,4
5	N190P40	137,4	47,2	-90,2	34,4
6	N250P40 + 5 т соломы	140,4	51,0	-89,4	36,3
7	N70P40	132,0	47,2	-84,2	35,8
8	N140P40	156,0	47,2	-108,8	30,3
9	N210P80	148,8	87,2	-61,6	58,6
10	N310P80	145,2	87,2	-58,0	60,1
Калий
1	Контроль	271,2	4,8	-266,4	1,8
2	N190	327,6	4,8	-322,8	1,5
3	P80	267,0	4,8	-262,2	1,8
4	N160P40	333,6	4,8	-328,8	1,4
5	N190P40	345,0	4,8	-340,2	1,4
6	N250P40 + 5 т соломы	399,6	69,6	-330,0	17,4
7	N70P40	348,0	4,8	-343,2	1,4
8	N140P40	338,4	4,8	-333,6	1,4
9	N210P80	357,0	4,8	-352,2	1,3
10	N310P80	376,2	4,8	-371,4	1,3

установить, что бездефицитный баланс азота на южных черноземах Поволжья для достигнутого уровня урожайности складывается при внесении 54 кг азота на 1 га севооборотной площади, а с допустимым дефицитом (85-90%) - 33 кг азота на 1 га севооборотной площади. Бездефицитный баланс фосфора достижим при внесении Р25 на 1 га севооборотной площади, а с допустимым дефицитом - Р18. Баланс калия для южных черноземов в настоящее время может иметь уровень возврата данного элемента 18-20% (М.П.Чуб, 2000). Его можно достичь внесением К9 на 1 га севооборотной площади.

Урожайность культур и продуктивность зернопарового севооборота. В нашем опыте она учитывалась в зерновых единицах по сбору основной и побочной продукции (табл. 7).

Максимальная урожайность озимой пшеницы (3,56 - 3,51 т/га з.е.) получена от внесения в чистом пару Р40 и N30 - в подкормку (варианты 5,7). Увеличение дозы азотной подкормки по чистому пару до N60 (варианты 10) оказалось неэффективным из-за полегания озимой пшеницы. Применение одних фосфорных удобрений (вариант 3) не дало существенного прироста урожая.

На яровой пшенице максимальный эффект показали азотно-фосфорные (вариант 9) и азотные удобрения (вариант 10). Запахивание вместе с удобрениями соломы озимой пшеницы в предыдущем поле (вариант 6) несколько снизило продуктивность яровой пшеницы. Это видно из сопоставления результатов по вариантам, имевшим одинаковые дозы азота (варианты 5,6,8). Действие одних фосфорных удобрений на яровой пшенице не проявилось.

Урожайность проса самой высокой была на вариантах 5,6,9, где имел место положительный эффект взаимодействия азотных удобрений с ранее внесенными азотно-фосфорными и соломой. Просо также хорошо отзывалось и на одни фосфорные удобрения (вариант 3).

По сравнению с другими культурами зернопарового севооборота, ячмень дал самые высокие прибавки урожая от удобрений: 1,55 - 1,92 т/га з.е. (варианты 4,8,10). Они получены от азотных удобрений, используемых на фоне ранее внесенных азотно-фосфорных туков. Но и прибавка от одних азотных удобрений (вариант 2) у ячменя оказалась достаточно высокой (1,17 т/га з.е.).

У овса в последнем поле севооборота лучше всего проявилось взаимодействие азотных удобрений с ранее внесенными в почву соломой зерновых культур (вариант 6) и азотно-фосфорными минеральными удобрениями.

В сумме за ротацию зернопарового севооборота максимальный сбор продукции получен на вариантах 9 и 10 - 15,84 и 16,16 т/га з.е. соответственно (табл. 7). Среднегодовая прибавка урожая от этих систем удобрений составила 0,74-0,79 т/га з.е. Следует также отметить, что довольно высокий сбор дополнительной продукции (0,63-0,69 т/га з.е.) получен на вариантах 2,4,5,6,8. Однако, эти системы удобрений, как отмечалось выше, показали низкую интенсивность баланса питательных веществ. Малопродуктивным оказалось применение одних фосфорных удобрений (вариант 3) и низких доз азотно-фосфорных (вариант 7).

Самую высокую окупаемость 1 кг д.в. удобрений урожаем в сумме за ротацию севооборота обеспечили вариант 4 (20,5 кг з.е.), 7(20,1 кг з.е.), 2 (19,6 кг з.е.) и 8 (18,7 кг з.е.). Минимальная окупаемость отмечена на вариант 3 (10,2 кг з.е.) и 10 (12,2 кг з.е.).

В наших опытах удобрения оказали положительное влияние и на качество урожая. Они повысили сбор белка до 1429-1473 кг/га за ротацию севооборота на вар. 9 и 10 (на контроле 861 кг/га). В зерне озимой и яровой пшеницы повышалось содержание сырой клейковины и улучшалось ее качество.

Таблица 7 - Влияние удобрений на продуктивность культур в шестой ротации зернопарового севооборота, т/га з.е. (среднее за две закладки опыта)

Варианты	Озимая пшеница 2000 - 2001гг.	Яровая пшеница 2001- 2002гг.	Просо 2002 - 2003гг.	Ячмень 2003 - 2004гг.	Овес 2004 - 2005гг.	За ротацию
	урожай	прибавка	урожай	прибавка	урожай	прибавка	урожай	прибавка	урожай	прибавка	т/га	В сред. год	прибавка	% к контролю
1.Контроль	2,89	-	2,12	-	1,93	-	2,29	-	2,18	-	11,41	1,90	-	-
2.N190	3,25	+0,36	2,63	+0,51	2,80	+0,87	3,46	+1,17	3,01	+0,83	15,15	2,53	+0,63	133
3.P80	3,02	+0,13	2,13	+0,01	2,47	+0,54	2,37	+0,08	2,24	+0,06	12,23	2,03	+0,13	106
4.N160P40	3,17	+0,28	2,55	+0,43	2,73	+0,80	3,84	+1,55	3,23	+1,05	15,52	2,58	+0,68	136
5.N210P40	3,56	+0,67	2,75	+0,63	3,18	+1,25	2,93	+0,64	3,12	+0,94	15,54	2,59	+0,69	136
6.N250P40 + 5т соломы	3,12	+0,23	2,65	+0,53	3,19	+1,26	3,22	+0,93	3,32	+1,14	15,50	2,58	+0,68	136
7.N70P40	3,51	+0,62	2,44	+0,32	2,85	+0,92	2,47	+0,18	2,35	+0,17	13,62	2,27	+0,37	119
8.N140P80	3,15	+0,26	3,00	+0,88	2,90	+0,97	3,95	+1,66	2,52	+0,34	15,52	2,58	+0,68	136
9.N210P80	3,06	+0,17	3,18	+1,06	3,22	+1,29	3,14	+0,85	3,24	+1,06	15,84	2,64	+0,74	139
10.N310P80	2,86	-0,03	3,10	+0,98	3,02	+1,09	4,21	+1,92	3,42	+1,24	16,16	2,69	+0,79	142
HCP05, т	0,35-0,52	0,22-0,34	0,43-0,45	0,23-0,41	0,30-0,34	-	-	-	-

Экономическая эффективность применения минеральных удобрений. Оценивая в целом эффективность минеральных удобрений, следует отметить, что самый высокий условно чистый доход показал вар. N140P80 (4178,1 руб.). На нем отмечен и максимальный уровень рентабельности, который составил 125 % (табл. 8). На вар. N250P40+ 5т соломы, где условно чистый доход получен в размере 3952,4 руб., уровень рентабельности снизился до 92 %. На варианте с максимальной дозой минеральных удобрений (N310P80) условно чистый доход получен самый низкий - 1527,3 руб. Уровень рентабельности тоже оказался минимальным (27 %), что обусловлено высокой суммой затрат (табл. 8).

Таблица 8 - Экономическая эффективность изучаемых систем удобрений

Варианты опыта	Сумма затрат, руб.	Стоимость прибавки, руб.	Условно- чистый доход, руб.	Уровень рентабельности, %
1. Контроль	-	-	-	-
2. N190	2862,3	5959,0	3096,7	108
3. P80	1217,6	1013,5	-204,2	- 16
4. N160P40	2979,2	6570,5	3594,3	120
5. N210P40	3663,2	6010,5	2347,3	64
6. N250P40+5 т соломы	4283,7	8231,2	3952,4	92
7. N70P40	1521,6	3071,8	1550,2	101
8. N140P80	3325,6	7503,7	4178,1	125
9. N210P80	4335,7	7985,2	3649,5	84
10.N310P80	5656,9	7184,7	1527,3	27

С уменьшением дозы минеральных туков снижались затраты и увеличивался уровень рентабельности. Это подтверждает вариант N210P80, где условно чистый доход составил 3649,5 руб. Вариант, где за ротацию было внесено Р80, оказался не рентабельным, что обусловлено высокой стоимостью фосфорных удобрений по сравнению с прибавкой, которую дал вариант. Применение одних азотных удобрений (N190) дало условно чистого дохода 3069,7 руб. с уровнем рентабельности 108 %. При внесении минимальной дозы удобрений за ротацию (N70P40), условно чистый доход составил 1550,2 руб. при уровне рентабельности 101 %.

Таким образом, расчеты показали, что в шестой ротации зернопарового севооборота наиболее экономически выгодными оказало внесение N140P80 и N250P40+5 т соломы.



ВЫВОДЫ

На черноземных почвах Поволжья минеральные удобрения являются эффективным приемом повышения продуктивности сельскохозяйственных культур. Внесение N210P80 (N35P13,3 на 1га севооборотной площади) в шестой ротации зернопарового севооборота позволило дополнительно получить 443 т/га з.е. При использовании удобрений в дозе N310P80 (N51,7P13,3 на 1 га севооборотной площади) прирост урожая составил 4,75 т/га з.е. (соответственно 139 и 142 % к контролю).

По урожаю зерна на неудобренном фоне культуры зернопарового севооборота располагалось в следующий убывающей последовательности: озимая пшеница по чистому пару (2,50 т/га), просо (1,81 т/га), овес (1,76 т/га), яровая пшеница (1,56 т/га). От удобрений на них были получены максимальные прибавки урожая: ячменя - 1,38 т/га, проса - 0,92 т/га, овса - 0,85 т/га, яровой пшеницы - 0,78 т/га, озимой пшеницы - 0,44 т/га.

Максимальная окупаемость урожаем зерна 1 кг д.в. удобрений получена при внесении на 1га севооборотной площади N26,7P6,7 - 20,5 кг з.е. Минимальная оплата урожаем (10, 2 кг з.е.) отмечена на варианте Р13,3 (Р80 за ротацию). На варианте N35P13,3 этот показатель составил 15,3 кг з.е.

За 30 лет в стационарном опыте среднегодовые потери гумуса в слое 0-40 см на контрольном варианте составили 790 кг/га. Минимальные потери (600 кг/га) имели место при внесении на 1 га севооборотной площади N54,7P18,7К10,7. При снижении количества удобрений до N33P26,7К12 и N15,7P15,2К10,7 потери гумуса составили соответственно 728 и 678 кг ежегодно. В условиях экспериментов длительное применение одних минеральных удобрений не позволило получить бездефицитный баланс гумуса

За тридцатилетний период использования минеральных удобрений изменился качественный состав гумуса южного чернозема. В нем снизилась доля гуминовых кислот (с 36,2 до 26,1 - 26,9 % к общему углероду, извлекаемому пирофосфатной вытяжкой. Содержание фульвокислот повысилось с 10,2 % до 11,8-11,9% от общего углерода. Доля гуминов возросла с 52,6 до 61,3-62,0% к общему углероду. Соотношение Сгк : Сфк изменилось с 3,5 до 2,2, что свидетельствует о более высокой подвижности почвенного гумуса.

Содержание валовых форм азота в почве стационарного опыта снизилось как на неудобренном контроле так и на удобренных вариантах севооборота. Основные потери азота в удобрявщейся почве идут за счет гидролизуемых соединений азота. При внесении повышенных доз азотных удобрений более активно начинают разрушаться фракции трудногидролизуемого азота. Длительное применение фосфорных удобрений резко повысило содержание алюмо- и железофосфатов (II и III фракции по Чангу - Джексону), которые являются ближайшим резервом доступного для растений фосфора.

Минеральные удобрения повышали содержание в почве нитратного и аммиачного азота, а так же доступного фосфора. Количество соединений зависело от погодных условий. В засушливые годы доступность их для растений снижалась. Динамика обменного калия не зависела от вносимых удобрений и условий увлажнения.

Минеральные удобрения повышали активности ферментов протеазы и целлюлазы, участвующих в разложении белковых соединений и растительных остатков. Активность ферментов пероксидазы и полифенолоксидазы, участвующих в синтезе и минерализации удобрений изменилось не значительно.

Под влиянием минеральных удобрений повышался вынос элементов питания всеми культурами севооборота. Интенсивность баланса азота, фосфора и калия в неудобренной почве составила соответственно 44,2; 6,8 и 1,8%. При внесении на 1 га севооборотной площади N51,7P13,3 эти показатели составили соответственно 107,2; 59,9 и 1,3%. Применение на 1 га севооборотной площади N35P13,3 позволило получить баланс азота с допустимым дефицитом.

Удобрения положительно влияли на качество урожая зерновых культур. В сумме за ротацию максимальный сбор белка получили при внесении на 1 га севооборотной площади N35P13,3 (1429 кг). Удобрения повышали натуру и содержание клейковины зерна озимой и яровой пшеницы.

По массе условно-чистого дохода, продуктивность севооборота и интенсивности баланса питательных веществ лучшим оказался вариант с внесением N35P13,3 на 1 га севооборотной площади. Максимальную окупаемость затрат обеспечило применение N23P13,3 на 1га севооборотной площади.

РЕКОМЕНДАЦИИ ПРОИЗВОДСТВУ

На южных черноземах Правобережья Саратовской области для повышения продуктивности шестипольных зернопаровых севооборотов на 0,68-0,74 т на 1 га севооборотной площади и оптимизации баланса питательных веществ при средней обеспеченности почвы азотом и фосфором рекомендуется вносить N35P13,3 на 1 га севооборотной площади.



СПИСОК РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Пронько, В.В. Использование почвенной влаги полевыми культурами в степных агроландшафтах Поволжья /Пронько В.В., Леонтьев А.С., Эленбергер Р.А./ Повышение устойчивости биоресурсов на адаптивно-ландшафтной основе./ Материалы Международной научной конференции. Ч.I. Оренбург, 2003.-С. 182-186.

2. Пронько, В.В. Изменение эффективности удобрений в зернопаровом севообороте во времени на южном черноземе Поволжья / Пронько В.В., Леонтьев А.С., Эленбергер Р.А./ Актуальные проблемы экономического оздоровления предприятий АПК. Саратов, 2003.-С. 157-160.

3. Чуб, М.П. Гумусовое состояние почв Саратовской области и основные приёмы его оптимизации /Чуб М.П., Потатурина В.В., Пронько В.В., Леонтьев А.С., Эленбергер Р.А./Агроэкологические функции органического вещества почв и использование органических удобрений и биоресурсов в ландшафтном земледелии. Материалы Международной научно - практической конференции. Владимир, 2004. -С. 191-194.

4. Леонтьев, А.С. Плодородие почв Саратовской области и эффективность удобрений /Леонтьев А.С., Эленбергер Р.А./ Применение средств химизации - основа повышения продуктивности сельскохозяйственных культур и сохранения плодородия почв. Материалы Международной научной конференции. Москва, 2004.-С. 31-32.

5. Леонтьев, А.С. Потери гумуса в южном черноземе Поволжья и пути его восполнения /Леонтьев А.С., Эленбергер Р.А./Тезисы докладов Всероссийской конференции «VII Докучаевские молодежные чтения». Санкт-Петербург, 2004.-С. 58-59.

6. Эленбергер, Р.А. Действие и последействие минеральных удобрений в шестой ротации зернопарового севооборота / Эленбергер Р.А./ Материалы Всеросийской научно-практической конференции, посвященной 117-й годовщине со дня рождения академика Н.И. Вавилова. Саратов, 2004.-С. 116-119.

7. Васильев, А.Н. Состояние и использование ресурсного потенциала с.-х. предприятий / Васильев А.Н., Леонтьев А.С., Эленбергер Р.А., Мухамеджанова, Л.Р./ Вестник СГАУ им. Н.И.Вавилова, 2006, № 6, С.5-6.

Размещено на Allbest.ru

...