Урожайность и кормовая ценность культур севооборота при применении удобрений в Вологодской области

Размещено на http://www.allbest.ru/

На правах рукописи

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук

Урожайность и кормовая ценность культур севооборота при применении удобрений в Вологодской области

Специальность: 06.01.04 - агрохимия

Усова Ксения Александровна

Москва - 2013

Работа выполнена на кафедре растениеводства ФГБОУ ВПО Вологодская государственная молочно-хозяйственная академия имени Н.В. Верещагина

Научный руководитель:

кандидат сельскохозяйственных наук, доцент кафедры растениеводства ФГБОУ ВПО Вологодской государственной молочно-хозяйственной академии имени Н.В. Верещагина Чухина Ольга Васильевна

Официальные оппоненты: Афанасьев Рафаил Александрович - доктор сельскохозяйственных наук, профессор, заведующий лабораторией агрохимического обеспечения координатного земледелия Всероссийского научно-исследовательского института агрохимии имени Д.Н. Прянишникова;

Лапушкин Всеволод Михайлович - кандидат биологических наук, старший преподаватель кафедры агрономической, биологической химии и радиологии ФГБОУ ВПО Российский государственный аграрный университет - МСХА имени К.А. Тимирязева.

Ведущая организация: ФГБОУ ВПО Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова

Защита диссертации состоится «20» мая 2013 г. в 1430 часов на заседании диссертационного совета Д 220.043.02 при ФГБОУ ВПО Российский государственный аграрный университет - МСХА имени К.А. Тимирязева по адресу: 127550, Москва, ул. Прянишникова, д. 15 (тел./факс: 8(499)976-24-92)

С диссертацией можно ознакомиться в ЦНБ ФГБОУ ВПО Российский государственный аграрный университет - МСХА имени К.А. Тимирязева

Автореферат разослан «19» апреля 2013 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета С.Л. Игнатьева

Актуальность исследований. В Государственной программе «Развитие агропромышленного комплекса и потребительского рынка Вологодской области на 2013-2020 годы» экономически значимыми направлениями развития сельского хозяйства региона являются развитие мясного и молочного скотоводства, являющиеся традиционными для области.

В период с 2000 по 2011 годы производство молока во всех категориях хозяйств области сократилось на 48,3 тыс. т., производство мяса с 84,6 до 75 тыс. т., при этом говядины стали получать меньше на 37%.

Рост производства продукции животноводства возможен только при наличии достаточного количества полноценных кормов собственного производства, поэтому повышение продуктивности сельскохозяйственных культур - важная задача, стоящая перед наукой и производством области.

На рост урожайности и повышение качества сельскохозяйственных культур влияет комплекс факторов, действующих на растение в период вегетации. К числу этих факторов относятся влагообеспеченность, тепловой режим, наличие в почве питательных веществ в доступной для растений форме и многие другие. Из их числа наиболее легко регулируется обеспечение растений питательными веществами с помощью внесения минеральных и органических удобрений, дозы которых должны соответствовать потребностям растения, обеспечивать увеличение урожайности и продуктивности культуры, а также оптимизировать плодородие почвы.

Интенсификация животноводства напрямую связана с объемом производства и качеством кормов. В качестве основных кормовых культур в Вологодской области возделывается ячмень яровой, вико-овсяная смесь, картофель и озимая рожь. Нам представляется, что разработка оптимальной системы удобрений под данные культуры могла бы в некоторой степени способствовать решению проблемы обеспечения собственными концентрированными кормами хозяйства области.

На сегодняшний день определение оптимальных норм удобрений проводится на основе эмпирических (экспериментальных и нормативных), балансовых, а также экономико-математических методов. Известны также методы элементарного баланса расчета доз удобрений на планируемую урожайность сельскохозяйственных культур, на планируемую прибавку урожайности и др. (Державин Л.М., Литвак Ш.И., Михайлов Н.Н., 1978; Ненайденко Г.Н., Трифонова М.Ф., 1991; Ягодин Б.А., Жуков Ю.П., Кобзаренко В.И., 2002).

Ю.П. Жуковым (1983) был предложен научно-методический подход к расчету доз удобрений с помощью балансовых коэффициентов использования элементов из почв и удобрений, обеспечивающих соответствие продуктивностей культур оптимальным агрохимическим показателям плодородия почв, а также агроэкологический анализ состояния и перспектив применения удобрений.

Оптимизация расчетных доз удобрений в севооборотах с применением балансовых коэффициентов, в отличие от существующих, дает представление не только о степени усвоения растениями питательных веществ из удобрений и почвы, но и о возможном изменении плодородия почвы при внесении данного удобрения, что позволяет строго контролировать соблюдение требований охраны окружающей среды.

Применение дифференцированных балансовых коэффициентов позволит разработать системы удобрений, обеспечивающие получение плановых урожаев культур хорошего качества с одновременным регулированием агрохимических показателей эффективного плодородия почв.

Научная новизна предлагаемых в работе решений - новые экспериментальные результаты получения фактических возможных урожаев культур в опыте при внесении удобрений в дозах, рассчитанных с помощью балансовых коэффициентов. Научным экспериментом изучены фактические урожайности возделывавшихся культур (основной и побочной продукции) Уточнены размеры выноса азота, фосфора и калия единицей урожая основной с соответствующим количеством побочной продукции возделывавшихся культур и балансовые коэффициенты использования питательных элементов из удобрений и почвы при внесении удобрений в испытывавшихся видах и дозах.

Практическая значимость работы состоит в том, что выявлены оптимальные расчетные дозы удобрений, обеспечивающие на среднеокультуренной дерново-подзолистой почве в малохарактерных погодных условиях Вологодской области урожайность зеленой массы вико-овсяной смеси в 17-18 т/га, зерна озимой ржи и ячменя соответственно 3,4 - 3,9 и 2 - 2,3 т/га, клубней картофеля 19-21 т/га.

При этом сбор обменной энергии в 39-42 МДж/га, кормовых единиц - в 3,9-4,2 т/га, «сырого белка» - в 406-467 кг/га позволяет обеспечить животноводство региона высокопитательными кормами, тем самым позволяет решать проблему продовольственной безопасности Вологодской области.

Целью наших исследований является изучение влияния минеральной и органо-минеральной систем удобрений на продуктивность культур, возделываемых в кормовом севообороте.

В задачи исследований входило: выявление зависимости продуктивности культур севооборота от доз применяемых удобрений, определение содержания питательных веществ в основной и побочной продукции изучаемых культур при различных уровнях удобренности; установление питательной ценности изучаемых культур севооборота; расчет агроэнергетической оценки продуктивности культур севооборота при применении различных доз удобрений и прогноз экономической эффективности применяемых систем удобрений.

Апробация работы. Результаты работы докладывались на Ежегодном смотре-сессии аспирантов и молодых ученых по отраслям наук, г. Вологда, 2010, 2011, 2012 гг.; Ежегодной конференции аспирантов, преподавателей и молодых ученых, г. Вологда, 2010, 2011, 2012 гг.; Международной научно-практической конференции «Актуальные вопросы развития аграрного образования и науки, г. Балашиха, 21 октября 2010г.; Международной научно-практической конференции молодых ученых и специалистов «Молодежь. Наука. Будущее: технологии и проекты», г. Казань, 21-22 октября 2011г.; Международном молодежном форуме «Наука, инновации и международное сотрудничество молодых аграриев», г. Москва, 20-21 сентября 2012г.; Международной научно-практической конференции «Современная проблемы и перспективы развития сельского хозяйства и лесного комплекса», г. Вологда, 30 сентября 2012 г. и опубликованы в 12 статьях. Также выигран Грант «Молодые новаторы аграрной Росии» в 2010 г. Результаты исследования подтверждаются 2 актами о внедрении в хозяйствах.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 3 глав, выводов, предложений производству, списка литературы и приложений (таблицы и акты внедрения). Общий объем работы 135 страниц.

Условия и методы исследований. Исследования проводились в 2010-2012 гг. в длительном полевом опыте, заложенном в 1990 г. на учебно-опытном поле Вологодской Государственной молочнохозяйственной академии. Опыт включен в реестр Государственной сети опытов с удобрениями и другими агрохимическими средствами (аттестат длительного опыта № 164).

Почва опытного участка дерново-подзолистая среднесуглинистая. Перед закладкой опыта в 1990 г. пахотный слой почвы опытного участка характеризовался следующими агрохимическими показателями: содержание гумуса равнялось 3,28%, содержание подвижного фосфора - 266 мг/кг почвы, обменного калия - 114 мг/кг почвы, рНКСl 5,2. В 2010 г. в контроле без удобрений содержание гумуса - 2,56%, содержание подвижного фосфора уменьшилось до 132 мг/кг почвы, обменного калия - до 55 мг/кг, рНКСl 4,9.

Исследования по изучению влияния различных доз удобрений на урожайность сельскохозяйственных культур проводятся в четырехпольном севообороте. Чередование культур в данном севообороте таково: вико-овсяная смесь (вика - Льговская 22, овес - Боррус), озимая рожь (Волхова), картофель (Елизавета) и ячмень (Выбор).

Схема опыта в годы исследований представляет собой:

1 - вариант без удобрений (контроль),

2 - вариант с применением припосевного и припосадочного удобрений культур,

3,4 - два варианта исследуемых минеральных систем удобрения, различающихся дозой азота,

5 - вариант органо-минеральной системы, эквивалентной по дозе удобрений третьему варианту минеральной системы удобрений.

Системы удобрения рассчитаны по методике проф., д.с.-х.н. Жукова Ю.П. для получения плановых урожайностей: озимой ржи - 3,5, картофеля - 25, ячменя - 3,5, вико- овсяной смеси - 25 т/га.

Применен метод расчета с помощью балансовых коэффициентов (Кб) по формуле: Кб = (В/Д)*100%, где В - вынос питательного элемента культурой, Д - доза применяемого удобрения. Балансовые коэффициенты по фосфору и калию на 3, 4 и 5 вариантах соответствуют 100% (нулевой баланс) и 150% (отрицательный баланс). Балансовые коэффициенты по азоту на 3 и 5 варианте - 120% (отрицательный баланс), на 4 варианте - 80% (положительный баланс). Нулевой баланс по фосфору планируется, исходя из того, что в почве опытного участка, так же как в почвах Вологодской области, повышенное или высокое содержание этого элемента, и его следует поддерживать на таком уровне.

Повторность опыта четырехкратная, размещение делянок усложненно-систематическое. Площадь одной делянки составляет 140 м2, размер делянки 14 м х10м.

Под зяблевую вспашку вносили фосфорные и калийные удобрения в виде двойного суперфосфата и калийной соли, а также 40 т/га торфо-навозного компоста на 5 вариант (под картофель). Весной проводили предпосевную культивацию, под которую вносили азотные удобрения, в виде аммиачной селитры. При посеве вносили под озимую рожь, викоовсяную смесь и ячмень сложное азотно-фосфорно-калийное удобрение, под картофель - нитроаммофос (на всех вариантах, кроме первого). Посадка картофеля на гребнях картофелесажалкой СН-4Б-1, зерновые культуры сеяли рядовым способом сеялкой СЗУ-3,6. Агротехника - общепринятая по Вологодской области.

Уборка урожая проводилась на вико-овсяной смеси - самоходной косилкой Е - 282, на зерновых культурах - комбайном «Сампо», на картофеле - картофелекопалкой с последующим ручным подбором клубней.

Погодные условия в годы исследований были малохарактерными для Вологодской области. Нехватка влаги во все годы исследований и жаркая погода летом 2010 и 2011 г.г. обусловили недополучение плановой урожайности культур севооборота. Особенно низкой была урожайность вико-овсяной смеси и ярового ячменя, что связано с непродолжительностью их вегетационного периода. Более растянутый период вегетации картофеля и озимой ржи позволил этим культурам сформировать более высокий урожай.

Результаты исследований

Влияние удобрений на урожайность культур севооборота

В табл. 1 приведена урожайность вико-овсяной смеси за годы исследований.

Таблица 1. Урожайность вико-овсяной смеси в 2010 - 2012 г.г., т/га зеленая масса

	Вариант	Годы	Средняя	Прибавка к контролю
		2010г.	2011г.	2012г.		т/га	%
1	Без удобрений	7,0	14,3	16,4	12,6	-	-
2	N12P16K16	8,2	16,1	20,2	14,9	2,3	18
3	N75P35K85	9,9	17,8	23,6	17,1	4,5	37
4	N110P35K85	10,1	19,6	25,4	18,4	5,8	46
5	Последействие 40 т/га т-нав. компоста+N50P20K65	10,4	18,1	24,6	17,7	5,1	41
НСР 05	1,1	1,4	2,3

Урожайность зеленой массы вико-овсяной смеси сильно зависела от погодных условий года исследования. Так, наименьшая урожайность отмечена в 2010г. Очевидно, это связано с низкой влагообеспеченностью растений в период вегетации. При недостатке влаги доступность элементов питания растениям снижается. Недостаток влаги в период активного роста вико-овсяной смеси наблюдался и в 2011 году, поэтому продуктивность культуры в 2011 г. была значительно меньше, чем в 2012г.

На урожайность зеленой массы вико-овсяной смеси, кроме погодных условий в период вегетации культуры, значительное влияние оказывали удобрения. Даже минимальная доза (N12P16K16) ежегодно обеспечивала существенную прибавку урожайности (1,2 - 3,8 т/га), что в среднем за 3 года составило 18%.

Дальнейшее повышение доз минеральных удобрений достоверно увеличивало урожайность культуры. Варианты с расчётными дозами удобрений (3 - 5 вар.) обеспечили существенные прибавки урожайности зеленой массы (1,7 - 3,5 т/га) в 2010-2011 засушливых годах и более значительные (3,4-5,2 т/га) в более влажном 2012г. по сравнению с минимальной дозой удобрения (2 вар.). Эквивалентные по питательным элементам минеральная и органоминеральная системы удобрения культуры (3 и 5 вар.) ежегодно и в среднем за 3 года практически не различались. Максимальная урожайность зеленой массы вико-овсяной смеси была получена в 2012 году на вариантах 3-5. В среднем за 3 года применение расчетных систем удобрений (3-5 варианты) повышало урожайность зеленой массы вико-овсяной смеси на 37 - 46 %.

Влияние применения удобрений на урожайность зерна озимой ржи приведено в табл. 2.

Таблица 2. Урожайность озимой ржи в 2010 - 2012 г.г., т/га

	Вариант	Годы	Средняя	Прибавка к контролю
		2010г.	2011г.	2012г.		т/га	%
1	Без удобрений	1,7	2,4	3,2	2,4	-	-
2	N12P16K16	1,9	3,1	3,6	2,9	0,5	19
3	N90P40K65	2,9	3,6	3,8	3,4	1,0	42
4	N130P40K65	3,4	3,9	4,5	3,9	1,5	62
5	Последействие 40 т/га т-нав. компоста+N80P35K65	2,9	3,9	4,2	3,6	1,2	51
НСР 05	0,3	0,4	0,2

Погодные условия, сложившиеся в 2010-2012гг., оказывали значительное влияние на урожайность озимой ржи. В 2010 году высокие температуры и недостаток влаги в период цветения - налива зерна озимой ржи отрицательно повлияли на урожайность культуры, и плановая урожайность не была получена. Условия увлажнения в 2011 и 2012 гг. сложились более благоприятно для произрастания озимой ржи, и урожайность культуры в 3-5 вариантах превысила плановую.

Применение удобрений увеличивало урожайность культуры. Минимальные дозы удобрений существенно повышали урожайность зерна озимой ржи в 2011 и 2012 гг.

Применение расчётных доз удобрений (3-5 вар.) существенно (на 1,0 - 1,5 т/га в 2010г.) повышало урожайность зерна озимой ржи по сравнению с минимальной дозой удобрения и с вариантом без удобрений, при этом эквивалентные по питательным элементам минеральная и органо-минеральная системы (3, 5 вар.) не различались по влиянию на урожайность зерна озимой ржи. Максимальная урожайность озимой ржи - 3,4 т/га в 2010 г. и 4,5 т/га в 2012 г. была получена на 4 варианте, а в 2011 году - 3,6-3,9 т/га в трех вариантах (3-5 вар.), рассчитанных на получение плановой урожайности 3,5 т/га.

В среднем за 3 года исследований получение плановой урожайности обеспечило применение расчетных доз удобрений в трех вариантах (3-5), причем в эквивалентных по питательным элементам вариантах (3 и 5) практически получена одинаковая урожайность.

Применение удобрений существенно влияло и на урожайность картофеля (табл. 3).

Таблица 3. Урожайность картофеля в 2010 - 2012 гг., т/га

	Вариант	Годы	Средняя	Прибавка к контролю
		2010г.	2011г.	2012г.		т/га	%
1	Без удобрений	9,0	12,8	14,7	12,2	-	-
2	N20P20	10,2	13,3	18,4	14,0	1,8	14
3	N125P50K150	14,0	19,3	24,3	19,2	7,0	58
4	N190P50K150	14,6	19,6	27,6	20,6	8,4	69
5	40 т/га т-нав. компоста+N70P15K30	15,7	19,7	28,1	21,2	9,0	74
НСР 05	1,9	1,5	3,5

Экстремально высокие температуры и неблагоприятные условия увлажнения в годы исследований не позволили картофелю сформировать высокий урожай. Поэтому в 2010 и 2011 гг. и в среднем за 3 года не достигнута плановая урожайность в 25 т/га. Критическим для развития картофеля является период бутонизации - начала цветения. Резкая нехватка влаги в этот период в 2010 г. привела к тому, что урожайность клубней картофеля оказалась очень низкой и составила на контрольном варианте всего 9 т/га. Некоторое повышение урожайности клубней в 2011 г. и еще большее повышение ее в 2012 г. хорошо согласуются с количеством выпавших осадков в июле-августе в эти годы, т.е. в период клубнеобразования - один из основных этапов органогенеза картофеля.

Урожайность картофеля и в этих метеоусловиях изменялась в зависимости от фона питания. Применение припосадочного удобрения в дозе N20P20 вызывало достоверное повышение урожайности картофеля на 3,6 т/га только в 2012 г. В среднем за 3 года увеличение урожайности от этой минимальной дозы удобрений составило 14%.

Применение расчетных систем удобрений (3-5 вар.) влекло за собой существенное повышение урожайности культуры. В среднем за 3 года исследований и ежегодно урожайность картофеля при применении удобрений в этих вариантах возросла на 58-74%.

Минимальная урожайность картофеля была получена на варианте без удобрений в 2010г, максимальная - при применении органо-минеральной системы удобрений в 2012 г., которая только в этом году оказалась более эффективной, чем эквивалентная по элементам минеральная (3 вар.). В среднем за 3 года и ежегодно все расчетные системы по урожайности были почти равноценны.

Ячмень - ценный корм для всех сельскохозяйственных животных. Повышение его урожайности способствует решению проблемы обеспечения концентрированными кормами молочного животноводства - отрасли сельского хозяйства, традиционно развивающейся на Вологодчине (табл. 4).

Таблица 4. Урожайность ячменя в 2010 - 2012 г.г., т/га

	Вариант	Годы	Средняя	Прибавка к контролю
		2010г.	2011г.	2012г.		т/га	%
1	Без удобрений	0,9	1,9	1,8	1,5	-	-
2	N12P16K16	1,1	2,1	2,5	1,9	0,4	24
3	N80P40K60	1,3	2,2	2,8	2,1	0,6	36
4	N120P40K60	1,3	2,3	3,2	2,3	0,8	49
5	Последействие 40 т/га т-нав. компоста+N30P10K20	1,4	2,5	3,1	2,3	0,8	51
НСР 05	0,1	0,2	0,3

Так же как и урожайность других культур севооборота, урожайность ячменя сильно варьировала по годам. Минимальная урожайность отмечалась в засушливом 2010 году. Урожайность ячменя в 2012 году была максимальной на всех удобренных вариантах (2-5).

Применение удобрений достоверно повышало урожайность ячменя ежегодно и в среднем за 3 года исследований.

Применение расчетных систем (3-5 вар.) наиболее существенно повышало урожайность ячменя во все годы исследований и в среднем за 3 года. Достоверное преимущество последействия торфонавозного компоста на фоне минеральных удобрений (5 вар.) по сравнению с эквивалентной минеральной системой (3 вар.) наблюдалось в 2011 и 2012 гг. Более высокая урожайность зерна ячменя при применении органо-минеральной системы удобрений в засушливых условиях 2011 года объясняется тем, что органические удобрения повышают водоудерживающую способность почвы, ее влагоемкость и, тем самым, способствуют увеличению запасов продуктивной влаги в почве.

В 2012 году максимальная урожайность ячменя была получена в 4 и 5 вариантах, в 2011 - в 5 варианте, а в 2010 - в трех (3-5) расчетных вариантах.

Следовательно, ежегодно и в среднем за 3 года плановый уровень урожайности ячменя не был получен, что связано с нехваткой влаги в критические периоды развития растений ячменя (2010 и 2011 гг.).

Таким образом, в среднем за 3 года исследований все расчетные системы удобрений (3-5 вар.) повышали урожайность вико-овсяной смеси на 4,6 - 5,8 т/га, озимой ржи на 1,0 - 1,5 т/га, картофеля - на 7,0 - 9,0 т/га, ячменя - на 0,6 - 0,8 т/га.

Урожайность всех культур севооборота в 2011 г. была значительно выше, чем в 2010 г. Плановый уровень урожайности в среднем за 3 года был достигнут только по озимой ржи при применении расчетных систем удобрения.

Внесение удобрений, как в минимальной, так и в расчетных дозах, повышало урожайность и побочной продукции. Это повышение на озимой ржи составило 20-74%, на картофеле колебалось от 10 до 57% и на яровом ячмене варьировало от 17 до 34% по сравнению с контролем. Причем применение минимальных доз удобрений увеличивало урожайность побочной продукции культур севооборота не более, чем на 20 % в среднем за 3 года исследований.

Повышение дозы азотных удобрений (4 вариант в сравнении с 3) вызывало максимальное повышение урожайности побочной продукции ежегодно и в среднем за 3 года.

Органо-минеральная система удобрений оказывала большее влияние на накопление биомассы побочной продукцией по сравнению с эквивалентной ей минеральной системой в среднем за 3 года исследований (5 вариант в сравнении с 3).

Влияние удобрений на cодержание сухого вещества, сырой золы, сырого жира, сырой клетчатки, сырого протеина и безазотистых экстрактивных веществ в культурах севооборота

Питательность получаемых кормов легко регулируется на стадии их получения сбалансированным минеральным питанием и проведением подкормок в критические для развития культуры периоды.

Нами показано, что применение расчетных доз удобрения существенно увеличивает содержание сырого белка, сырой золы в культурах севооборота, оказывает влияние на накопление сырого жира и сырой клетчатки. Также проведен расчет содержания обменной энергии в основной продукции изучаемых культур.

Вико-овсяная смесь широко применяется в качестве парозанимающей культуры и ценного источника высокобелкового корма для сельскохозяйственных животных. В табл. 5 обобщены данные, полученные за 3 года исследований по содержанию питательных веществ в зеленой массе вико-овсяной смеси.

Таблица 5. Содержание питательных веществ в вико-овсяной смеси при применении удобрений в среднем за 3 года исследований

№ п/п	Вариант	СВ, %	Содержание в СВ, %	ОЭ в СВ, МДж/кг
			СЗ	СЖ	СК	СП	БЭВ
1	Без удобрений	22,7	6,0	3,3	25,0	11,0	54,7	10,5
2	N12P16K16	22,0	6,6	3,6	24,7	11,4	53,7	10,6
3	N75P35K85	22,3	6,9	3,4	25,7	12,1	51,9	10,4
4	N110P35K85	22,3	7,2	3,3	25,9	12,7	50,9	10,3
5	Последейств 40 т/га т-нав. компоста + N50P20K65	23,3	7,5	3,6	25,7	12,2	51,1	10,4
НСР 05	-	-	0,3	-	-	-

Как видно из данных таблицы 5, при применении расчетных систем удобрений в среднем за 3 года исследований в зеленой массе вико-овсяной смеси несущественно возрастает содержание сырой золы, сырой клетчатки, сырого протеина. Наблюдалось существенное повышение содержания сырого жира при применении минимальной и органо-минеральной доз удобрений (2,5 вар.). Одновременно применение расчетных систем удобрений снижает содержание безазотистых экстрактивных веществ, а также вызывает тенденцию снижения содержания обменной энергии в продукции.

В среднем за 3 года исследований применение расчетных доз удобрений повышало содержание сырого протеина в зерне озимой ржи, а также вызывало тенденцию снижения содержания безазотистых экстрактивных веществ и практически не влияло на изменение таких показателей питательности зерна как содержание сырой золы, сырой клетчатки, сырого жира и обменной энергии (табл. 6).

Таблица 6. Содержание питательных веществ в зерне озимой ржи при применении удобрений в среднем за 3 года исследований

№ п/п	Вариант	СВ, %	Содержание в СВ, %	ОЭ в СВ, МДж/кг
			СЗ	СЖ	СК	СП	БЭВ
1	Без удобрений	86,2	1,9	1,7	1,4	11,8	83,3	12,8
2	N12P16K16	86,1	1,9	1,7	1,4	11,9	83,1	12,8
3	N90P40K65	86,1	1,9	1,7	1,8	13,0	81,7	12,8
4	N130P40K65	86,2	1,9	1,7	1,8	14,0	80,7	12,8
5	Последействие 40 т/га т-нав. компоста + N80P35K65	86,1	1,9	1,7	1,8	13,3	81,9	12,8
НСР 05	-	-	-	-	1,3	1,6

Содержание сырой клетчатки в озимой ржи при применении расчетных систем удобрений повышалось на 28 - 31%, сырого протеина на 11 - 20% по сравнению с вариантом без удобрений.

Под картофелем в Вологодской области заняты значительные площади. Применение картофеля многообразно. В том числе данная культура может использоваться и в качестве сочного корма для сельскохозяйственных животных (табл. 7).

Таблица 7. Содержание питательных веществ в клубнях картофеля при применении удобрений в среднем за 3 года исследований

№ п/п	Вариант	СВ, %	Содержание в СВ	ОЭ в СВ, МДж/кг
			СЗ	СЖ	СК	СП	БЭВ
1	Без удобрений	21,0	5,4	0,4	1,1	11,0	82,2	13,3
2	N20P20	20,8	5,4	0,4	1,1	10,8	82,4	13,3
3	N125P50K150	20,5	6,2	0,4	1,1	12,0	80,3	13,1
4	N190P50K150	19,7	6,0	0,4	1,1	12,8	79,7	13,2
5	40 т/га т-нав. компоста + N70P15K30	20,2	6,3	0,4	1,1	12,4	79,8	13,1
НСР 05	-	-	-	-	0,9	0,8

Расчетные дозы вносимых удобрений под картофель несущественно повышали накопление клубнями сырой золы. Содержание которой возрастало при повышении доз вносимых удобрений с N20P20 до N125P50K150 на 15 - 16%. Применение расчетных доз удобрений (3-5 вар.) существенно увеличивало содержание сырого протеина. Относительно остальных показателей питательности заметного влияния применения удобрений не прослеживается.

Применение расчетных доз удобрений несущественно повышало содержание сырой клетчатки и сырого протеина в зерне ячменя (табл. 8).

Таблица 8. Содержание питательных веществ в зерне ячменя при применении удобрений в среднем за 3 года исследований

№ п/п	Вариант	СВ, %	Содержание в СВ	ОЭ в СВ, МДж/кг
			СЗ	СЖ	СК	СП	БЭВ
1	Без удобрений	86,7	2,8	2,2	4,2	13,8	77,1	12,9
2	N12P16K16	86,8	2,8	2,2	4,5	14,2	76,4	12,9
3	N80P40K60	86,9	2,7	2,2	4,7	14,7	75,7	12,9
4	N120P40K60	86,5	2,7	2,1	4,9	15,0	75,3	12,9
5	Последействие 40 т/га т-нав. компоста + N30P10K20	86,8	2,7	2,2	4,7	14,3	76,1	12,9
НСР 05	-	-	-	-	-	-

Удобрения вызывали тенденцию снижения содержания безазотистых экстрактивных веществ и не изменяли содержание остальных определяемых нами показателей.

Влияние доз применяемых удобрений на сбор обменной энергии, кормовых единиц и сырого белка с урожаем

В соответствии с ГОСТ 23153-78 под обменной энергией корма понимается часть переваримой энергии корма, которая используется организмом животных для восполнения его энергетических затрат и различных процессов биосинтеза. Кормовая единица - это условный кормовой эквивалент, характеризующий питательное и продуктивное действие корма.

В производстве кормов очень важны такие показатели как обменная энергия (ОЭ), содержание кормовых единиц (К.Е.) и протеиновая продуктивность культур.

В связи с этим проводился расчет сбора ОЭ, К.Е. и сырого белка с урожаем культур севооборота (табл. 9, рис. 1).

Таблица 9. Сбор обменной энергии, кормовых единиц и сырого протеина с урожаями культур севооборота при применении удобрений в среднем за 3 года исследований

№ п/п	Вариант	Сбор	Прибавка к контролю
		ОЭ, МДж/га	КЕ, т/га	Сырой белок, кг/га	ОЭ, МДж/га	КЕ, т/га	Сырой белок, кг/га
1	Без удобрений	27,2	2,7	259,1	-	-	-
2	Минимальная доза удобрений	32,0	3,2	310,0	4,8	0,5	50,9
3	Минеральная система удобрений с Кб по N = 120%	38,9	3,9	406,1	11,7	1,2	147,0
4	Минеральная система удобрений с Кб по N = 80%	42,4	4,2	467,3	15,2	1,5	208,2
5	Органоминеральная система удобрений	41,7	4,2	440,4	14,5	1,5	181,3

В среднем за 3 года исследований культурами четырехпольного севооборота в контрольном варианте обеспечен сбор 27,2 МДж/га обменной энергии, 2,7 т/га кормовых единиц и 259,1 кг/га сырого белка.

Применение припосевного и припосадочного удобрений в минимальной дозе повысило сбор этих показателей на 18 - 20%.

Применение расчетных систем удобрений позволило значительно увеличить сбор обменной энергии и кормовых единиц в 1,4 - 1,6 раза с 1 га площади, при этом сбор сырого белка возрастал в 1,6 - 1,8 раза.

На рис. 1 представлены данные по сбору обменной энергии, кормовых единиц и сырого белка культурами севооборота в среднем за 3 года.



Рисунок 1. Сбор обменной энергии, кормовых единиц и сырого белка культурами севооборота в среднем за 3 года

На данном графике наглядно видно, что применение расчетных систем удобрений наиболее значительно повышает все указанные показатели питательной ценности культур севооборота.

Вынос элементов питания единицей продукции с учетом побочной

При создании урожая сельскохозяйственные растения затрачивают элементы питания. Вынос (затраты) азота, фосфора и калия единицей основной и соответствующим количеством побочной продукции сельскохозяйственных культур всегда учитывается при расчетах доз удобрений.

На основании полученных данных по урожайности и содержанию элементов питания в основной и побочной продукциях культур севооборота произведены расчеты величин выноса (затрат) азота, фосфора и калия единицей продукции исследовавшихся культур (табл. 10).

Затраты азота на создание 1 т зерна озимой ржи и ячменя в несколько раз выше, чем затраты на создание 1 т зеленой массы вико-овсяной смеси и клубней картофеля. Это связано, в первую очередь, с особенностями биологии этих культур и величиной полученного урожая.

При применении азотсодержащих удобрений вынос азота единицей продукции всеми культурами, как правило, увеличивался, что согласуется с очень многими литературными данными.

Затраты азота на создание 1 т основной с соответствующим количеством побочной продукции у всех культур севооборота возрастали при применении расчетных доз удобрений на 3 - 26%.

Таблица 10. Затраты азота, фосфора, калия на создание 1т основной продукции с учетом побочной в среднем за 3 года, кг

Вариант	N	Р2О5	К2О
Вико-овсяная смесь
Без удобрений	3,1*	1,6	4,8
N12P16K16	3,2*	1,7	5,0
N75P35K85	3,8*	1,7	5,7
N110P35K85	3,6*	1,8	6,0
Последействие 40 т/га т-нав. компоста + N50P20K65	3,4*	1,7	5,9
Озимая рожь
Без удобрений	22,6	10,0	21,0
N12P16K16	23,2	10,3	21,8
N90P40K65	26,3	10,4	25,5
N130P40K65	28,4	10,7	26,5
Последействие 40 т/га т-нав. компоста + N80P35K65	27,1	10,9	26,4
Картофель
Без удобрений	5,0	1,7	7,4
N20P20	5,0	1,7	7,6
N125P50K150	5,4	1,8	8,0
N190P50K150	5,7	1,8	8,3
40 т/га т-нав. компоста + N70P15K30	5,6	1,9	8,1
Ячмень
Без удобрений	29,2	10,6	24,8
N12P16K16	29,4	10,4	24,6
N80P40K60	30,5	10,0	24,8
N120P40K60	31,2	10,3	24,9
Последействие 40 т/га т-нав. компоста + N30P10K20	30,0	10,2	25,0

*Примечание - азот, используемый растением за счет почвы и удобрений, без азотфиксации

Применение удобрений мало влияло на затраты фосфора, которые у всех культур, кроме ячменя, возрастали не более, чем на 10%. У ячменя применение минимальной и расчетных доз удобрений, напротив, несколько снижало затраты фосфора на 1,7-5,2%.

Затраты калия на единицу основной с соответствующим количеством побочной продукции у всех культур севооборота, как правило возрастали, причем наиболее значительно при расчетных дозах удобрений.

Балансовые коэффициенты (Кб) использования элементов питания из почвы и удобрений

При расчетах доз удобрений (вар. 3-5) запланирован нулевой баланс по фосфору (Кб = 100%), поскольку в почве опытного участка повышенное содержание фосфора, которое следует поддерживать. Отрицательный баланс по калию (Кб = 150%) планируется, поскольку содержание калия в почве опытного участка среднее и повышенное, а высокое содержание калия в продукции, используемой на корм сельскохозяйственным животным, неблагоприятно сказывается на их жизнедеятельности. По азоту предусмотрены балансовые коэффициенты, равные 80 (положительный баланс на 4 варианте) и 120% (отрицательный баланс на 3 и 5 вариантах).

Для того, чтобы оценить баланс элементов питания, сложившийся в севообороте за 3 года исследований были рассчитаны величины хозяйственного выноса элементов питания и фактические балансовые коэффициенты.

Фактические балансовые коэффициенты «показывают степень использования элементов питания удобрений и одновременно возможное изменение плодородия почв» (Жуков Ю.П., 1983).

Полученные балансовые коэффициенты использования элементов питания из удобрений и почвы приведены на рис. 2 - 4.



Рисунок 2. Фактические балансовые коэффициенты (Кб) использования азота из удобрений и почвы в среднем за 3 года, %

При применении минимальной (припосевной и припосадочной) дозы удобрений балансовые коэффициенты использования азота из удобрений и почвы были значительно выше, чем на вариантах с применением расчетных систем удобрения, несмотря на меньшие значения хозяйственного выноса азота единицей продукции. Большие Кб объясняются тем, что внесенная доза удобрений на 2 варианте невелика и растения на формирование урожая затрачивают азот, содержащийся в почве, что ведет к снижению почвенного плодородия.

На 3 и 5 варианте запланированы балансовые коэффициенты равные 120%. Как видно на рис. 3 полученные фактические балансовые коэффициенты были далеки от плановых для ячменя и вико-овсяной смеси, а также картофеля при применении минеральной системы удобрений (3 вариант). Для озимой ржи на 3 и 5 варианте складывался баланс, близкий к нулевому или отрицательный (100 и 110%). Также близок к нулевому был баланс при применении органоминеральной системы удобрений на картофеле.

При повышении дозы азотных удобрений на фоне РК (4 вариант) следовало бы ожидать балансовых коэффициентов, равных 80%. Однако, на всех культурах, кроме озимой ржи, фактические балансовые коэффициенты оказались еще меньше и варьировали от 59 до 62% в среднем за 3 года. Связано это с резким недобором плановой урожайности в 2010, 2011 гг.

Рисунок 3. Фактические балансовые коэффициенты (Кб) использования фосфора из удобрений и почвы в среднем за 3 года, %

Фосфор - элемент, необходимый растениям для роста, развития, а также формирования высокого уровня урожайности надлежащего качества. Для формирования урожая крайне важно поддерживать бездефицитный баланс фосфора в севообороте. Поэтому, на почвах, содержащих достаточное количество доступных фосфатов, следует отдать предпочтение нулевому балансу этого элемента.

Как видно из рис. 3, на 2 варианте фактические балансовые коэффициенты значительно выше, чем 100%. В результате происходит обеднение почвы доступными формами фосфора. Так, перед закладкой опыта почва опытного участка содержала 266 мг/кг Р2О5, к 2010 его содержание на 2 варианте снизилось до 218 мг/кг почвы.

При применении расчетных систем удобрения планируемый нулевой или близкий к нему баланс фосфора обеспечили не все культуры севооборота. В среднем за 3 года Кб, примерно равные 100%, были получены только на озимой ржи (4 и 5 вариант) и вико-овсяной смеси (4 вариант). В среднем на всех культурах севооборота фактические балансовые коэффициенты при применении расчетных доз удобрений были близки к 80%.

Рисунок 4. Фактические балансовые коэффициенты (Кб) использования калия из удобрений и почвы в среднем за 3 года, %

В опыте планировались балансовые коэффициента по калию равные 150% (отрицательный баланс).

На всех культурах севооборота, кроме ячменя, и в среднем по севообороту получен отрицательный баланс калия. Фактические балансовые коэффициенты на ячмене по калию варьировали от 89 до 100%. Плановый уровень Кб был получен только на озимой ржи в вариантах 4 и 5.

Оплата удобрений прибавкой урожая

Является доказанным фактом, что удобрения повышают урожайность сельскохозяйственных культур. Как правило, внесение удобрений экономически обосновано, если прибавка урожая значительно окупает затраты на приобретение, внесение удобрений и уборку и доработку полученной продукции. Для оценки агроэкономической эффективности производился расчет оплаты удобрений прибавками урожаев (рис 5).



Рисунок 5. Оплата удобрений прибавкой урожая культур севооборота в среднем за 3 года, кг/кг д.в.

В среднем за 3 года исследований оплата удобрений прибавкой урожая для культур севооборота была различной. Наименьшую оплату 1 кг действующего вещества удобрений обеспечили зерновые культуры (от 3,36 до 10,23 кг/кг д.в. на различных фонах удобренности). Оплата удобрений прибавкой урожая картофеля и зеленой массы вико-овсяной смеси была значительно выше и варьировала от 21,60 до 52,27 кг/кг д.в. Такое различие объясняется биологическими особенностями и уровнем урожайности возделываемых культур.

При внесении минимальной дозы удобрений (N20P20 на картофеле и N12P16K16 на остальных культурах) оплата удобрений прибавкой урожая основной продукции культур севооборота была максимальной. При увеличении доз вносимых удобрений оплата снижается.

Сравнение органоминеральной системы удобрений (5 вариант) с эквивалентной ей по дозе минеральной системой с Кб по азоту равному 120% (3 вариант) показывает, что действие и последействие внесения органических удобрений повышает агроэкономическую эффективность применения удобрений. На 5 варианте оплата 1 кг д.в. прибавкой урожайности культур севооборота была на 1,2 - 6,0 кг выше, чем на 5 варианте.

Применение минеральной системы удобрений с максимальной дозой азота обеспечило в среднем за 3 года более высокую оплату удобрений из всех изучавшихся расчетных доз удобрений.

Также был произведен расчет оплаты удобрений сбором обменной энергии культурами севооборота (рис. 6).

Рисунок 6. Оплата удобрений сбором обменной энергии культурами севооборота в среднем за 3 года, МДж/кг д.в.

Минимальную оплату удобрений обменной энергией показал яровой ячмень. На 1 кг действующего вещества удобрений в среднем за 3 года на ячмене было дополнительно получено от 34 до 76 МДж обменной энергии.

Оплата удобрений прибавкой сбора обменной энергии остальных культур севооборота была сравнительно выше и колебалась от 56 до 140 МДж.

Тенденция изменения оплаты удобрений прибавкой сбора обменной энергии такая же, как и прибавкой урожайности. Максимальной оплата была при применении минимальной дозы удобрений. Затем наблюдалось снижение при применении расчетных минеральных систем удобрений. Некоторое повышение оплаты удобрений при применении органоминеральной системы удобрений объясняется высокими (в сравнении с минеральными системами) сборами обменной энергии с единицы площади.

Прогноз экономической эффективности производства продукции растениеводства в севообороте при применении различных доз удобрений

При производстве всех культур севооборота наблюдалось снижение себестоимости и увеличение рентабельности производства при повышении урожайности основной продукции. Так, в 2012 году по сравнению с 2010 себестоимость единицы продукции была ниже в 1,3 - 2,5 раза.

При применении расчетных систем удобрений себестоимость 1 т зеленой массы вико-овсяной смеси была несколько выше, чем на варианте без применения удобрений.

Рентабельность производства озимой ржи, картофеля и ячменя при применении удобрений в годы исследований достигала 350%, однако следует отметить, что в 2010 году применение удобрений под посевы ячменя было экономически неэффективным, поскольку в условиях сухой и жаркой погоды урожайность зерна была значительно ниже плановой.

Выводы

1. В условиях Вологодской области на дерново-подзолистой среднесуглинистой почве в нетипичных погодных условиях 2010-2012 гг. применение минимальных доз удобрений способствовало увеличению урожайности зеленой массы вико-овсяной смеси на 18%, зерна озимой ржи - на 19%, клубней картофеля - на 14% и зерна ячменя - на 24% по сравнению с контролем. Применение расчетных систем удобрений обеспечило получение 17,1 - 18,4 т/га зеленой массы вико-овсяной смеси (64-74% планового уровня); 3,4-3,9 т/га зерна озимой ржи (97-111% плановой урожайности); 19,2 - 21,2 т/га клубней картофеля (77-85% плановой урожайности); 2,1-2,3 т/га зерна ячменя (60-66% плановой урожайности культуры). Применение минимальной и расчетных систем удобрения повышало урожай и побочной продукции культур севооборота. В среднем за 3 года по сравнению с контролем на 20-74% возрастал урожай соломы озимой ржи; на 10-57% - ботвы картофеля и на 17-34% - урожай соломы ячменя.

2. В среднем за 3 года исследований применение минимальной и расчетных доз удобрений повышало содержание азота на 0,1 - 0,5% и калия на 0,1-0,6% в основной и побочной продукции культур севооборота. На содержание фосфора в продукции применение удобрений практически не влияло.

3. В среднем за 3 года при применении расчетных систем удобрений содержание сырого протеина существенно увеличивалось в зерне озимой ржи и клубнях картофеля; в зеленой массе вико-овсяной смеси и зерне ячменя наблюдалась лишь тенденция увеличения этого показателя. Содержание сырого жира существенно увеличивалось в зеленой массе вико-овсяной смеси при применении минимальной дозы удобрения и органо-минеральной системы. Удобрения не оказывали влияния на изменение содержания сырого жира в других изучаемых культурах. Содержание сырой клетчатки и сырой золы в продукции всех культур севооборота практически не изменялось. Повышение доз вносимых удобрений вызывало тенденцию снижения содержания безазотистых экстрактивных веществ.

4. Содержание обменной энергии (ОЭ) в основной продукции культур севооборота при применении минимальной и расчетных систем удобрения практически не изменялось. При применении расчетных систем удобрений сбор ОЭ основной продукцией культур севооборота повышался на 34-72%; сбор КЕ - на 34-70%, сбор сырого протеина - на 45-97% по сравнению с вариантом без удобрений.

5. Применение расчетных систем удобрений увеличивало относительный вынос азота 1 т основной с соответствующим количеством побочной продукции культур севооборота в среднем за 3 года на 3-26%. Затраты фосфора всеми культурами изменялись под влиянием удобрений незначительно, как правило, не более, чем на 10%. Применение расчетных систем удобрения увеличивало затраты калия на формирование 1т основной с соответствующим количеством побочной продукции всех культур севооборота на 0,1 - 26%.

6. Фактические балансовые коэффициенты использования элементов из почв и удобрений оказались ниже плановых. Близкими к плановым оказались балансовые коэффициенты, полученные в посевах озимой ржи. Это доказывает, что даже в сложных агроклиматических условиях, урожайность данной культуры является прогнозируемой. Фактические балансовые коэффициенты в среднем по севообороту в среднем за 3 года по азоту составили 67-93%, по фосфору - 73-84%, по калию 112-127%.

7. В среднем за 3 года исследований оплата удобрений прибавками урожаев при увеличении доз вносимых удобрений снижалась. Минимальную оплату 1 кг действующего вещества удобрений от 3,4 до 10,2 кг/кг д.в. обеспечили зерновые культуры на различных фонах питания. Оплата удобрений прибавками урожаев картофеля и зеленой массы вико-овсяной смеси была значительно выше и варьировала от 21,6 до 52,3 кг/кг д.в.

8. Расчет некоторых показателей экономической эффективности, показал, что себестоимость продукции всех культур севооборота была наиболее высокой в 2010 году, наиболее низкой в 2012 году, что связано с колебаниями урожайности культур по годам. Рентабельность производства была наиболее высока в 2012 году и достигала 139% на озимой ржи, 350% на картофеле и 59% на ячмене.

Предложения производству

удобрение севооборот кормовой урожайность

В условиях Вологодской области на дерново-подзолистой среднеокультуренной почве применение расчетных доз удобрений даже в засушливые года позволяет получить 39-42 мДж/га обменной энергии, 3,9-4,2 т/га кормовых единиц и 406-467 кг/га «сырого белка» в севообороте.

Для получения 17,1-18,4 т/га зеленой массы вико-овсяной смеси рекомендуемая доза удобрен...