Оцінка продуктивності зерно-бурякових сівозмін залежно від систем удобрення в умовах лівобережного Лісостепу України

Размещено на http://www.allbest.ru/

Оцінка продуктивності зерно-бурякових сівозмін залежно від систем удобрення в умовах лівобережного лісостепу України

Макух Я.П., д.с.-г.н., професор, завідувач відділу здоров'я рослин; Ременюк С.О., к.с.-г.н., с.н.с., завідувач лабораторії гербології; Власенко С.І., к.с.-г.н., завідувач науковим відділом, Іванівська дослідно-селекційна станція; Копчук К.М., науковий співробітник, Іванівська дослідно-селекційна станція Інституту біоенергетичних культур і цукрових буряків Національної академії аграрних наук

У статті наведено результати оцінки продуктивності ланок короткоротаційних зерно-бурякових сівозмін. Продуктивність окремих культур сівозміни формується не лише під впливом прямої дії добрив, але і їх післядії за рахунок акумулювання поживних речовин у ґрунті. Важливим фактором ефективної експлуатації орних ґрунтів є впровадження науково обґрунтованих сівозмін, у яких найбільш повно використовуються біологічні особливості кожної культури, що дає можливість отримати сталі високі урожаї.

Для цього щодо кожної культури проведено розрахунки виходу кормових одиниць з 1 га, так і сівозміни в цілому. Загальна продуктивність парозаймаючих культур зростала із внесенням мінеральних добрив. Найбільший приріст відмічено із внесенням N₄₀ під конюшину на зелений корм на 17,7 % порівняно із варіантом без добрив. Вихід продукції (основна + побічна) пшениці озимої був межах від 7,05 до 7,72 т к.од./га. те не залежав як від системи удобрення, так і ланок сівозмін. Ячмінь ярий лише у ланці із вико-вівсяною сумішкою на сидерат позитивно реагує на внесення добрив, що було на рівні ланки із горохом на зерно.

Ланка сівозміни із конюшиною на зелений корм забезпечує найвищу загальну продуктивність цукрових буряків за внесення дози добрив N120P120K120, що поступалось ланкам із вико-вівсяною сумішкою на сидерат - 1,07 т к.од./га та горохом на зерно - 1,57 т к.од./га. Найбільш оптимальною системою удобрення цукрових буряків в умовах зони нестійкого зволоження залишається повна доза мінеральних добрив N120P120K120 у ланках сівозміни із вико-вівсяною сумішкою на сидерат та конюшиною на зелений корм. Тоді як у ланці із горохом на зерно дозу добрив можна зменшити до N60P60K60.

В середньому за роки дослідження у сівозміні: конюшина на зелений корм; пшениця озима; буряки цукрові; ячмінь з підсівом конюшини отримано найвищий вихід продукції за внесення N55P45K45 - 30,92 т к.од., або 7,73 т к.од. на 1 га сівозмінної площі.

Ключові слова: загальна продуктивність, сівозміна, удобрення, цукрові буряки.

Assessment of productivity of grain-beet crop rotations depending on fertilizer systems in the conditions of the Left Bank Forest Steppe of Ukraine

Makukh Ya.P., Remenyuk S.O., Vlasenko S.I., Kopchuk K.M.

The article presents the results of evaluating the productivity of short-rotation grain-beet crop rotations. The productivity of individual crop rotations is formed not only under the influence of the direct effect of fertilizers, but also their aftereffect due to the accumulation of nutrients in the soil. An important factor in the effective exploitation of arable soils is the implementation of scientifically based crop rotations, in which the biological features of each crop are most fully used, which makes it possible to obtain constant high yields.

For this, for each crop, the yield of fodder units from 1 ha, as well as crop rotation as a whole, were calculated. The overall productivity of steam crops increased with the introduction of mineral fertilizers. The greatest increase was noted with the introduction of N40 under clover on green fodder by 17.7% compared to the option without fertilizers. The production yield (main + secondary) of winter wheat ranged from 7.05 to 7.72 t/ha. that did not depend on both the fertilization system and the crop rotation links. Barley is vigorous only in the link with the milled-oat mixture for siderate and reacts positively to the application of fertilizers, which was at the same level as the link with peas for grain. The line of crop rotation with clover for green fodder provides the highest total productivity of sugar beets with the introduction of a dose of fertilizers N120P120K120, which was inferior to the lines with a vetch-oat mixture per siderat - 1.07 t c.od./ha and peas per grain - 1.57 t c.od./ha. The most optimal system of fertilization of sugar beets in the conditions of the zone of unstable moisture remains a full dose of mineral fertilizers N120P120K120 in the links of crop rotation with vetch-oat mixture for siderate and clover for green fodder. Whereas in the link with peas per grain, the dose of fertilizers can be reduced to N60P60K60. On average, over the years of the study, in crop rotation: clover for green fodder; winter wheat; sugar beets; barley with clover undersowing yielded the highest product yield with the application of N55P45K45 - 30.92 t c.o.d., or 7.73 t c.o.d. per 1 ha of crop rotation area.

Key words: total productivity, crop rotation, fertilizers, sugar beets.

Постановка проблеми

Роль сівозмін у сучасному землеробстві зумовлена передусім біологічними особливостями польових культур, адже вони забезпечують найраціональніше використання орних земель, матеріальних і трудових ресурсів [1]. За різкої зміни температурного режиму і зволоження постає питання розуміння механізму мінерального живлення культур в короткоротаційних зерно-бурякових сівозмінах, широке випробувань і впровадження у виробництво різних варіантів удобрення за екстремальних погодних умов. Для прикладу специфічність азотного живлення в тому, що для рослини діапазон оптимального його засвоєння досить вузький і для нього можуть бути шкідливими як нестача, так і надлишок цього елемента. Останні дослідження доказують ефективність біологічної системи землеробства з елементами органічного виробництва (соломи зернових культур, сидератів) на фоні помірних доз мінеральних добрив, при цьому не тільки зростає продуктивність культур сівозміни, але і здатність протидіяти деградації ґрунту [2-5].

Аналіз останніх досліджень і публікацій

Для більш повної оцінки сівозмін їх необхідно порівнювати не лише за чергуванням культур, але і за складом, виходом продукції на гектар ріллі. Науково-дослідними закладами встановлено, що ефективність різних сівозмін залежить від насичення їх відповідними культурами, чергування культур у них, а також від системи удобрення, обробітку ґрунту, рівня механізації та інших складових [6-9]. Впровадження короткоротаційних сівозмін дає можливість обмежити внесення дорогих мінеральних добрив на гектар сівозмінної площі, завдяки значному насиченню сівозмін бобовими культурами, які забезпечують позитивний баланс гумусу, та сприяють прискоренню біологічних процесів у ґрунті. Високі врожаї буряків цукрових у зоні нестійкого зволоження отримують, коли їх розміщують після озимини, яку висівають по чистих і ранніх парах зайнятих культурами, що рано звільняють поле - культурами на зелений корм, багаторічними травами на один укіс [10 с. 25, 11 с. 16].

Використання мінеральної системи удобрення в польовій сівозміні забезпечувало найбільший збір кормових одиниць, що було на рівні біокліматичному потенціалу поля [12, с. 59]. Систематичне використання на добриво всієї побічної продукції культур сівозміни дає змогу підвищити врожайність цукрових буряків як за полицевого обробітку, так і безполицевого розпушування 39-42% [13]. За широкої біологізації сівозміни використання побічної продукції забезпечує зростанню загальної продуктивність сівозмін [14].

Постановка завдання

Дослідження проводили протягом 2019-2021 рр. на стаціонарному досліді Іванівської ДСС, Охтирський район Сумської області у короткоротаційних зерно-бурякових сівозмінах. Ґрунт дослідного поля - чорнозем типовий важкосуглинковий на лесі. Вміст гумусу в орному шарі - 4,7-5,1% за Тюріним, рН сольове витяжки - 6,2-6,8. За агрохімічними показниками забезпеченість Р₂О₅ - 110-160 мг-екв./кг ґрунту за Чіріковим (підвищений вміст), рухомих форм калію К₂О - 80-120 мг-екв./кг ґрунту за Мачігіним (середній вміст), різних форм азоту в ґрунті - нижче середнього.

Закладку дослідів та проведення досліджень здійснювали відповідно до загальноприйнятих методик польових дослідів у землеробстві та рослинництві. Площа посівної ділянки у стаціонарному досліді 324 м², повторність триразова, розміщення ділянок систематичне, послідовне.

Схема досліду включала варіанти чергування культур у сівозміні: 1. пшениця озима 2. цукрові буряки 3. ячмінь, 4. парозаймаючі культури: вар.1 сидерат (суміш вико-вівсяної сумішки із заорюванням в якості сидерату), вар. 2 горох на зерно, вар. 3 конюшина на зелений корм. Система удобрення мінімальні дози добрив під парозаймаючі культури, ячмінь та пшеницю озиму N20P20K20, цукрові буряки N60P60K60 та стандартні дози добрив N40P40K40 і під цукрові буряки N120P120K120. У ланці із кошюшиною на зелений корм дози добрив під ячмінь ярий знижено до N20P20K20 та N10P10K10. В досліді застосовували нітроамофоску (16:16:16) та аміачну селітру і суперфосфат гранульований, вносили розкидним способом. Елементи біологізації сівозміни: використання соломи пшениці озимої з азотними добривами і в чистому вигляді, підсів конюшини на зелений корм, внесення гички цукрових буряків в якості зеленого добрива.

Агротехніка у досліді загальноприйнята для зони нестійкого зволоження лівобережного Лісостепу України. У дослідах висівали районовані сорти та гібриди сільськогосподарських культур. Порівняльну оцінку продуктивності різних ланок сівозмін короткої ротації розраховували за обсягом продукції з 1 га сівозмінної площі, яку перераховували у кормові одиниці. Математичну обробку отриманих експериментальних даних на основі дисперсійного аналізу проводили за методикою В.О. Єщенка [15]. Для встановлення істотної різниці між варіантами визначали пофакторні значення НІР на 95%-му рівні значимості.

Виклад основного матеріалу дослідження

Однією з основних оцінок сівозміни є кількість продукції з одиниці площі. Для цього як абсолютний узагальнювальний показник розраховано вихід кормових одиниць з 1 га. Внесення мінеральних добрив під вико-вівсяну сумішку та горох на зерно суттєво не підвищує її загальну продуктивність, що було в межах 2,38-2,45 та 2,61-2,87 т к.од./га (табл. 1). Слід відмітити, що вище перелічені культури мають найменший вихід продукції у сівозміні в кормових одиницях. Внесення добрив азотних добрив дозою N20 і N40 під конюшину на зелений корм призводить до зростання її продуктивності до 4,70 і 5,19 т к.од./га, що було більше від варіанту без внесення добрив (вар. 8) на 0,43 і 0,92 т к.од./га. Вихід продукції пшениці озимої (зерно + солома) більше залежав від системи удобрення і погодних чим від ланок сівозмін, коливався в межах від 7,05 до 7,72 т к.од./га.

Таблиця 1 Продуктивність парозаймаючих і зернових культур залежно від системи удобрення і ланок сівозмін (середнє за 2019-2021 рр.)

Примітка: *Система удобрення парозаймаючих культур: вар. 2, 5 - N20P20K20; вар. 3, 6 - N40P40K40; вар. 1, 7 - без добрив; вар. 8 - N20; вар. 9 - N40.

Так, відмічаємо лише тенденцію до зростання загальної продуктивності за внесення мінеральних добрив дозою N40P40K40 у ланці із вико-вівсяною сумішкою на 0,58 т к.од./га, горохом на зерно - на 0,47 та конюшиноюна зелений корм - на 0,39 т к.од./га, порівняно із варіантом, де використовували лише сидерат чи рослинні залишки + N10, але це не перевищувало загальну НІР005. Встановлено що вико-вівсяна сумішка в якості попередника пшениці озимій не поступається гороху на зерно чи конюшині, що підтверджено і іншими дослідниками [16, с. 112; 17, с. 297; 18, с. 125; 11, с. 17].

Найвища загальна продуктивність ячменю ярого відмічена за внесення мінеральних добрив дозою N20P20K20 у сівозміні із вико-вівсяною сумішкою на сидерат 4,88 т к.од./га. дозою N10P10K10 у сівозміні із горохом на зерно і конюшиною на зелений корм 4,88 і 4,93 т к.од./га. За збільшення дози добрив урожайність ячменю ярого знижується, що перш за все пояснюється як попередником цукровий буряк, так і недостатньою кількістю опадів. У варіантах без добрив загальна продуктивність ячменю залежно від ланок сівозмін становила 4,53, 4,68 і 4,74 т к.од./га, що було менше від внесення мінеральних добрив дозою N20P20K20 на 0,35 т к.од./га, N10P10K10 на 0,20 і 0,19 т к.од./га.

Загальна продуктивність цукрових буряків зростала із використанням мінеральних добрив і найбільшою була у ланці із конюшиною на зелений корм за внесення N120P120K120 (13,39 т к.од./га), що перевищувало варіант без добрив на 1,49 т к.од./га (рис. 1). У ланці із горохом на зерно система удобрення цукрових буряків взагалі не вплинула на ріст загальної продуктивності 12,17 т к.од./га у варіанті без добрив проти 12,01 і 11,82 т к.од./га за внесення N60P60K60 і N120P120K120. Це можна пояснити як недостанім зволоженням і відповідно меншим запасом продуктивної вологи рослини цукрових буряків не змогли в повній мірі використати елементи мінерального живлення. У ланці із вико-вівсяною сумішкою на сидерат загальна продуктивність цукрових буряків була найбільша із внесенням повної дози мінеральних добрив N120P120K120 що становило 12,32 т к.од./га, перевищувало дозу N60P60K60 на 1,41 т к.од./га. У варіантах без добрив загальна продуктивність незалежно від ланок сівозмін коливалась в межах 11,36-12,17 т к.од./га, це пояснюється формуванням більше побічної продукції - гички цукрових буряків, тоді як у варіантам із внесенням мінеральних добрив вища урожайність коренеплодів, що підтверджується багатьма дослідженнями [19, c. 65; 20, с. 151].

Загальна продуктивність ланок короткоротаційних зерно-бурякових сівозмін залежить від урожайності культур (основна + побічна продукція), так і погодних умов у роки проведення досліджень. Так, у 2020 році середньодобові температури повітря перевищували багаторічні показники на 11%, 2021 рік - на 17%. Загальна кількість опадів за вегетацію (з 1 квітня по 31 серпня 2019 року) склала 206 мм, за норми 285 мм, водночас продуктивні дощі за літній період були у вигляді злив і тільки на протязі 7 днів. У 2020 році з 1 квітня по 31 серпня випало опадів в межах норми (287 мм). Лише за осінньо-зимовий період 2020-2021 рр. незважаючи на аномально теплий температурний режим зафіксовано 264 мм опадів, що на 12% більше від багаторічного показника (235 мм).

Рис. 1. Продуктивність цукрових буряків (основна + побічна продукція) залежно від системи удобрення і ланок сівозмін

Загальна кількість опадів за вегетацію (з 1 квітня по 31 серпня 2021 року) склала 265 мм, тоді як норма - 285 мм. У 2019 році на період посіву пшениці озимої, запаси продуктивної вологи в 0-100 см шарі ґрунту були у 3,5 раза менше за середньозваженої багаторічної норми 74 мм. Аналогічно в 2020 році на період посіву пшениці озимої запаси продуктивної вологи були катастрофічно низькими.

У ланці із вико-вівсяною сумішкою на сидерат у посушливому 2019 році внесення мінеральних добрив дозою як N35P35K35, так і N60P60K60 на 1 га сівозмінної площі не збільшувало загальну продуктивність сівозміни, що становило 26,15 і 26,26 т к.од. (табл. 2). Використання рослинних залишків (соломи гороху, пшениці озимої і ячменю ярого та гичку цукрових буряків) разом із внесенням 30 кг аміачної селітри для кращого розкладання (N7,5 на 1 га сівозмінної площі) (вар. 4) за загальною продуктивністю сівозміни було ідентичним внесенням мінеральних добрив дозою N27,5P27,5K27,5 25,98 проти 26,01 т к.од., а у ланці із конюшиною на зелений корм (вар. 7) було нижчим (30,04 т к.од. за використання рослинних залишків N2,5+рослинні залишки проти 29,23 т к.од. - N22,5P22,5K22,5. У більш вологий 2020 рік у ланці сівозміни із вико-вівсяною сумішкою на сидерат загальна продуктивність сівозміни зростає за внесення повної дози мінеральних добрив N60P60K60 на 1 га сівозмінної площі до 30,0 т к.од., тоді як за N35P35K35 залишається на рівні без добрив (лише сидерат і рослині залишки) 26,91 і 26,58 т к.од. У ланці із конюшиною на зелений корм у 2020 та 2021 роках відмічаємо циклічне зростання загальної продуктивності сівозміни за внесення доз добрив N22,5P22,5K22,5 до 30,89 та N55P45K45 - до 32,27 т к.од. В середньому за роки дослідження у сівозміні: конюшина на зелений корм; пшениця озима; буряки цукрові; ячмінь з підсівом конюшини отримано найвищий вихід продукції за внесення N55P45K45 - 30,92 т к.од., або 7,73 т к.од./га на 1 га сівозмінної площі.

Таблиця 2 Загальна продуктивність ланок зерно-бурякових сівозмін залежно від системи удобрення та елементів біологізації, тон кормових одиниць

Примітка: чергування культур у сівозміні див. табл. 1.

Також у даній ланці сівозміни відмічено найбільший приріст виходу продукції за внесення повної дози добрив N55P45K45 на 1 га сівозмінної площі 2,86 т к.од. (0,72 т к.од./га) порівняно із варіантом N2,5+рослинні залишки. У ланці із горохом на зерно внесення мінеральних добрив дозами N27,5P27,5K27,5 та N55P55K55 на 1 га сівозмінної площі суттєво не призводило до зростання загальної продуктивності (вар. 5. 6,77; вар. 6 - 6,82 т к.од./га), тоді як за використання N7,5+рослинні залишки - 6,68 т к.од./га.

Посів вико-вівсяною сумішки на сидерат та використання побічної продукції рослин у сівозміні: буряки цукрові; ячмінь ярий; вико - овес (сидерат); пшениця озима без внесення мінеральних добрив забезпечує загальну продуктивність сівозміни 25,25 т к.од./га, що було на рівні внесення на 1 га сівозмінної площі N35P35K35.

сівозміна урожай удобрення зерновий

Висновки і пропозиції

Загальна продуктивність парозаймаючих культур зростала із внесенням мінеральних добрив. Найбільший приріст відмічено із внесенням N₄₀ під конюшину на зелений корм на 17,7% порівняно із варіантом без добрив. Вихід продукції (основна + побічна) пшениці озимої бу в межах від 7,05 до 7,72 т к.од./га. те не залежав як від системи удобрення, так і ланок сівозмін. Ячмінь ярий лише у ланці із вико-вівсяною сумішкою на сидерат на позитивно реагує в було на рівні ланки із горохом на зерно. У інших ланках сівозмін внесення мінеральних добрив суттєво не збільшує продуктивність ячменю ярого.

Ланка сівозміни із конюшиною на зелений корм забезпечує найвищу загальну продуктивність цукрових буряків за внесення дози добрив N120P120K120, що поступалось ланкам із вико-вівсяною сумішкою на сидерат - 1,07 т к.од./га та горохом на зерно - 1,57 т к.од./га. Найбільш оптимальною системою удобрення цукрових буряків в умовах зони нестійкого зволоження залишається повна доза мінеральних добрив N120P120K120 у ланках сівозміни із вико-вівсяною сумішкою на сидерат та конюшиною на зелений корм. Тоді як у ланці із горохом на зерно дозу добрив можна зменшити до N60P60K60.

Список використаної літератури

1. Shah K., Modi B., Pandey H., SubediA.,Aryal G., Pandey M., Shrestha J. Diversified Crop Rotation: An Approach for Sustainable Agriculture Production. Advances in Agriculture. 2021. Vol. 2. P. 1-9.

2. Сайко В.Ф., Бойко П.І. Сівозміни у землеробстві України. К : Аграрна наука, 2002. 146 с.

3. Шевченко М.С., Десятник Л.М., Шапка В.П., Кохан А.В. Вплив елементів біологізації на продуктивність сівозмін та родючість ґрунту в Степу. Бюлетень Інституту сільського господарства степової зони НААН України. 2016. № 11. С. 88-96.

4. Новохацький М., Таргоня В., Бондаренко О., Мельник О. До питання розроблення біологізованих сівозмін біологічного агровиробництва Техніко-технологічні аспекти розвитку та випробування нової техніки і технологій для сільського господарства України. 2018. Вип. 23. С. 168-173.

5. Іваніна В.В. Біологізація удобрення культур у сівозмінах (монографія). Київ: ЦП «Компрінт», 2016. 328 с.

6. Кудря С.І. Наукові основи формування сталих органічних агроекосистем у Східному Лісостепу України: дис доктора с.-г наук: 03.00.16 / Харків, 2008. 458 с.

7. Системи удобрення сільськогосподарських культур у землеробстві початку ХХІ століття / за ред. С.А. Балюка, М.М. Мірошниченка. Київ: Альфа-стевія, 2016. 400 с.

8. Цвей Я.П. Родючість ґрунтів і продуктивність сівозмін. Київ: Компринт, 2014. 414 с.

9. Гангур В.В. Агробіологічні основи формування сівозмін різної ротації в Лівобережному Лісостепу України: дис. … доктора с.-г наук: 06.01.01 / Чабани, 2019. 627 с.

10. Войтова Г.П. Елементи біологізації для забезпечення високої рентабельності та підвищення родючості ґрунту при вирощуванні буряків цукрових в умовах Поділля. Біоенергетика. 2019. № 1.

11. Кудря С.І. Продуктивність короткоротаційної сівозміни з різними бобовими культурами на чорноземі типовому. Bulletin of Agricultural Science 2020. № 1(98).

12. Центило Л.В. Продуктивність сівозміни залежно від удобрення і обробітку ґрунту. Вісник аграрної науки Причорномор'я. 2019. Вип. 3(103). С. 52-60.

13. Тараріко Ю.О. Глущенко Л.Д. Оцінка агроресурсного потенціалу лівобережного Лісостепу України. Вісник ЖНАЕУ. 2011. № 2(1). С. 3-9.

14. Мирошниченко М. С. Продуктивність короткоротаційнийних сівозмін за системи удобрення та обробітку ґрунту. Збірник наукових праць ННЦ Інститут землеробства НААН. 2019. № 3-4. С. 3-15.

15. Основи наукових досліджень в агрономії / Єщенко В.О., Копитко П.Г., Опришко В.П., Костогриз П.В. Київ: Дія, 2005. 288 с.

16. Бузинний М.В. Продуктивність пшениці озимої залежно від попередників. Збірник наукових праць Національного наукового центру «Інститут землеробства НААН. 2015. Вип. 2. С. 106-116.

17. Правдзіва І.В., Демидов О.А., Гудзенко В.М., Дергачов О.Л. Оцінювання врожайності та стабільності генотипів пшениці м'якої озимої (Triticum aestivum L.) залежно від попередників та строків сівби. Plant Varieties Studying and Protection. 2020. 16(3). С. 291-302.

18. Гангур В.В., Котляр Я.О. Вплив попередників на водоспоживання та продуктивність пшениці озимої в зоні Лівобережного Лісостепу України. Вісник ПДАА. 2021. № 1. С. 122-127.

19. Тирусь М.Л. Динаміка формування маси рослин буряка цукрового залежно від способу основного обробітку ґрунту та рівнів удобрення в умовах західного лісостепу України. Вісник аграрної науки Причорномор'я. 2018. Вип. 2 (98). С. 62-66.

20. Мирошниченко М. С. Продуктивність короткоротаційнийних сівозмін і родючість ґрунті залежно від способів обробітку та удобрення в лівобережному Лісостепу України: дис. … док. філософії: 201 / Київ, 2022. 200 с.

Размещено на Allbest.ru