Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Общая часть 6
1.1. Краткая характеристика черноземов северной части Центрально - Черноземной зоны 6
1.2. Гумусное состояние и пищевой режим выщелоченного чернозема 11
1.3. Изменение физико - химических свойств почвы и эффективность известкования выщелоченных черноземов 22
1.4. Превращения фосфорной кислоты удобрений в почве 32
Глава 2. Цель, условия и методика исследований 35
2.1. Цель и задачи исследований 35
2.2. Почвы учебноопытного хозяйства «Комсомолец» Мичуринского государственного аграрного университета 37
2.3. Агроклиматические условия выполнения научной работы 40
2.4. Методика исследований 42
Глава 3. Экспериментальная часть 48
3.1. Вегетационный опыт с ячменем 48
3.2. Полевые опыты с озимой пшеницей 68
3.2.1. Влияние известкования и удобрений на агрохимические свойства почвы и динамику элементов питания 68
3.2.2. Влияние известкования и удобрений на накопление биомассы растений и урожайность озимой пшеницы 74
3.2.3. Влияние удобрений на динамику элементов питания в растениях озимой пшеницы и качество урожая 83
3.3. Полевые опыты с ячменем 91
3.3.1. Последействие удобрений в севооборотах ЦЧЗ и других регионах 91
3.3.2. Результаты определения динамики биомассы, структуры урожая и урожайности ячменя в полевом опыте 98
Глава 4. Экономическая эффективность удобрения зерновых культур в условиях учхоза «Комсомолец» 110
Основные выводы 115
Предложения производству 117
Список использованной литературы 118
Приложения 138
- Изменение физико - химических свойств почвы и эффективность известкования выщелоченных черноземов
- Вегетационный опыт с ячменем
- Влияние удобрений на динамику элементов питания в растениях озимой пшеницы и качество урожая
- Экономическая эффективность удобрения зерновых культур в условиях учхоза «Комсомолец»
Изменение физико - химических свойств почвы и эффективность известкования выщелоченных черноземов
По многим опубликованным 30 - 40 и более лет назад литературным данным, выщелоченные черноземы отличаются от серых лесных и подзолистых почв высокой емкостью поглощения и высокой суммой обменных оснований, соответственно и степенью насыщенности основаниями в пределах 80 - 90 %. При достаточно высоком значении рН солевой вытяжки (порядка 5,5 - 6,0) они относились к почвам слабокислым, не требующим известкования (Агрохимическая характеристика..., 1963; Адерихин, 1964; Ратнер, 1950; Трощий, 1966; Францесон, 1963; Шмук, 1950).
Однако усиленная химизация сельского хозяйства страны, массовое и бесконтрольное применение минеральных удобрений привели на практике к повсеместному подкислению не только выщелоченных и оподзоленных, но и типичных и обыкновенных черноземов. Агрохимическое обследование почв Центрально - Черноземной полосы и прилегающих областей показало, что в настоящее время к почвам с рН солевой вытяжки 5,5 относится около 15 млн. гектаров. При этом установлено, что среднегодовое снижение рН почвенной среды составляет 0,03 (Шильников и др., 1997; 1998). Таким образом, за 30 лет рН солевой вытяжки может снизиться с 5,5 до 4,5 , выщелоченный чернозем может превратиться в почву кислую, на которой и при достаточном количестве удобрений невозможно будет получить средние по современным представлениям урожаи зерновых и других культур.
И.А.Шильников и др. (1997) приводит интересные данные, которые показывают, что подкисление черноземов не носит всеобщего характера. Опыт Белоруссии и Татарии показывает, что на больших площадях (в целом по регионам) известкование подзолистых и серых лесных почв привело к повышению рН с 4,7 до 5,8 и снижению площади кислых почв, в то время как в ЦЧЗ она увеличилась на 13,8 %.
Как отмечено выше, выщелоченные черноземы еще в середине прошлого века относились к почвам слабокислым, не требующим известкования. Высокая степень насыщенности основаниями (более 80%), рН солевой вытяжки выше 5.5 даже при повышенной гидролитической кислотности до 6,0 мг - экв. на 100 г почвы определяет устойчивую буферную систему, способную противостоять подкислению почвы. Однако, интенсификация земледелия на черноземах, возросший уровень применения удобрений, а также слабый контроль за экологической обстановкой в промышленно развитом Центре России привели к неожиданному и нежелательному результату - сильному подкислению почв, в первую очередь выщелоченных черноземов. Л.М.Державин (1991) сообщает, что за 10 лет площади кислых почв в Центральночерноземных районах России увеличились на 1,6 млн. га. При подкислении из почвы вымывается кальций-более 300 кг/га в год (Панников, Минеев,1974), усиливается дегумификация, снижается микробиологическая активность, увеличивается подвижность и поступление в растения и грунтовые воды тяжелых металлов. Подкисление снижает плодородие почвы.
Обследование почв учхоза «Комсомолец» показало, что за 25 лет, с 1965 по 1990 г.г. рН солевой вытяжки почвы садов и пашни снизилось в среднем с 5.6 до 4,9, а гидролитическая кислотность повысилась с 5,5 до 8,3 мг- эквивалента, степень насыщенности основаниями снизилось до 78-80%. Таким образом, более 50%) площади пашни учхоза требуют известкования. В многочисленных краткосрочных и многолетних опытах в Тамбовской и Липецкой областях на выщелоченных черноземах установлено, что оптимальное значение рН в севооборотах с озимой пшеницей должно составлять 6,0-6,3 единицы.
Л.М. Державин (1991) приводит несколько другие показатели для черноземов лесостепной зоны - 6,5-6,7, но это больше относится к типичным черноземам.
Минеральные удобрения - одно из основных средств повышения урожая сельскохозяйственных культур. Длительное систематическое применение минеральных удобрений, как указывают многочисленные исследования, приводят к глубоким изменениям агрохимических свойств почвы: реакции, питательного режима, хода ферментативных процессов даже на высокобуферных почвах (Бесков, 1965; Бергулева и др., 1977; Богомазов и др., 1996; Величко и др., 1991; Гетманец и др., 1973; Жукова, 1974; Жукова и др., 1981; Кураков и др.,1981; Леплявченко и др., 1975; Мартынович и др., 1990; Мязин и др.,2000).
Действие минеральных удобрений на урожай и качество растений связано не только с наличием в них питательных для растений веществ, но и с изменением ими свойств почв.
Реакция почвенной среды играет исключительную роль при возделывании сельскохозяйственных культур, большинство из которых не переносят повышенной кислотности. Интенсификация производства и связанное с этим применение высоких доз минеральных удобрений, в том числе физиологически кислых, обусловили подкисление наиболее плодородных, характеризующихся высокой степенью насыщенности основаниями и буферной способностью почв, какими являются черноземы. По результатам третьего цикла агрохимического обследования 40,1 % пашни Центрально - Черноземного района занято почвами с повышенной кислотностью (Шильников, 1998).
Подкисляются и почвы других регионов. В опыте, заложенном в 1912 году на Мироновской опытной станции (Мироновской НИИ селекции и семеноводства пшеницы) на слабовыщелоченном черноземе систематическое (50 лет) применение минеральных удобрений привело к существенным изменениям свойств, и прежде всего - реакции почвы. Значения рН пахотного слоя уменьшилось в зависимости от вариантов с 5,8 до 4,9 и с 6,1 до 5,7; гидролитическая кислотность увеличилась соответственно с 1,12 до 2,82 и с 2,62 до 5,12 мг-экв на 100 г почвы (Гетманец и др.,1973).
Многолетняя работа на выщелоченном черноземе Черниговской опытной станции показывает, что при применении минеральных удобрений гидролитическая кислотность за 5 лет повысилась с 3,5 - 4,0 до 4,5 - 5,0 мг-экв на 100 г почвы. Аналогичные результаты получены на Ульяновской опытной станции и в Краснодарском СХИ (Бергулева и др., 1977; Бровкина, 1976; Леплявченко и ДР-, 1975).
На выщелоченном черноземе Мичуринского района Тамбовской области, в опыте с кормовой свеклой минеральные удобрения как без навоза, так и в сочетании с 15 т/га навоза ухудшили агрохимические свойства почвы, увеличив гидролитическую кислотность почвы с 6,2 до 9,0 -11,0 мг-экв на 100 г почвы, содержание кальция снизилось с 34,3 до 23,5 мг-экв на 100 г почвы, а в связи с этим сумма поглощенных оснований уменьшилась с 40,2 до 29,5 - 33,0 мг-экв на 100 г почвы, а степень насыщенности почв основаниями - с 86,6 до 75,0 % (Трощий, 1980).
При подкислении почвы снижается активность почвенных ферментов, тормозится процесс минерализации органических удобрений (Бобрышева, 1978; Рэссель, 1936).
О подкислении почв в результате применения удобрений и кислотных дождей сообщают и зарубежные авторы. В Румынии, где преобладают выщелоченные черноземовидные тяжелосуглинистые почвы, в одном из опытов установлено, что применение азотных удобрений (аммиачная селитра) в течении 8 лет снизило рН сол. с 6,5 до 4,7 (Buzducan J., Barba S. и др., 1978).
По данным научно-исследовательского института почвоведения и питания растений Чехословакии, на черноземе, при внесении N80o Рбоо К оо значение рН сол. снизилось с 7,5 до 7,0 (Hitanek B.,Kobza J., 1980), в других опытах снижение рН сол. составило от 0,5 до 1,5 (Damasca J., 1979; 1980).
В бывшей Чехословакии количество кислых почв за 20 лет (1960 - 1980 гг.) возросло в 8 раз, с 110912 га до 876000 га. В западной части Словакии за период с 1960 по 1978 гг. количество кислых почв увеличилось на 7,1 % (GidoJ., 1980;HrtanekB., 1981).
В вегетационном опыте института химии и агрохимии Польши вносимые минеральные удобрения в дозах N - 0,7 г; Р2О5- 1,4 г и К 0 -2,1 г на сосуд снизили значение рН с 6,2 до 4,5 ( Barszczak Т., Barszczak L.1981). Аналогичные данные сообщаются учеными Франции, Германии, Индии, Венгрии и ряда других стран. Помимо снижения рН сол. во всех этих опытах повышалась гидролитическая кислотность почвы и концентрация почвенных растворов (Celton J.,Roche P., 1973; Gajanan G.N., Upadhaya G.S., Deshpande P.B., 1978; Jowandic P., 1975; Mohaptra A.R., Kibe M.M., 1973; Mathan K.K., Ra-masvami P.P., Nair K.S.,1978; Neuberg J., Peshak M., 1970; Opiz W., 1980).
Следует подчеркнуть, что эти изменения с почвой за рубежом происходят на опытных участках специально проводимых экспериментов. В результате хорошо организованного мониторинга и строгих законов, направленных на сохранение плодородия почвы урожайность зерновых в Западной Европе в последние 20 - 30 лет, находится на уровне 50 центнеров с гектара. А потенциальное плодородие наших черноземов никогда не уступало почвам Европы (Агропочвоведение, 1994; Докучаев, 1949; Почвоведение, 1989).
Длительное применение минеральных удобрений приводит, как сказано выше, к глубоким изменениям агрохимических и физико - химических свойств почвы. Снижение содержания кальция в почвенном поглощающем комплексе выщелоченных черноземов способствует ухудшению их водно - физических свойств в следствии пептизации почвенных коллоидов. При увеличении нормы NPK до 540 кг/га на фоне 120 т/га навоза за севооборот в опытах, заложенных на слабовыщелоченном черноземе Белоцерковской опытной селекционной станции наблюдалось снижение содержания водопрочных агрегатов почвы (Бразилевский, 1975).
Вегетационный опыт с ячменем
Вегетационный опыт благодаря детальному расчленению влияния факторов роста растений на уровень минерального питания и накопление биомассы и возможности искусственного их регулирования позволяет быстрее подметить определенные закономерности во взаимодействии этих факторов, значительно быстрее, чем в полевом опыте, получить ответ на многие вопросы агрохимии и смежных научных дисциплин (Соколов, 1967; Юдин, 1961). В изучении вопросов физиологии растений и агрохимии большое значение имеют водные, песчаные и почвенные культуры, т.е. опыты по выращиванию растений в воде, песке или почве.
С целью изучения процессов превращения фосфора удобрений в почве, определения доступности его растениям зерновой культуры, а также для определения нормативов затрат удобрений на изменение фосфатного уровня выщелоченного чернозема на известкованном и неизвесткованном фоне был проведен вегетационный опыт с почвенной культурой ячменя сорта Ауксиняй - 3 в 1996 - 1999 годах. Почва для набивки сосудов бралась из горизонта 0 - 25 см поля № 4 опытного участка кафедры агрохимии в учхозе «Комсомолец». Свойства почвы - средневыщелоченного среднемощного тяжелосуглинистого чернозема описаны выше.
Известно, что растения в различные периоды своего развития обладают неодинаковой способностью поглощать элементы питания удобрений и почвы (Беляков, 1990; Минеев, 1973; Никитишен, 1977; Носатовский, 1965; Петербургский, 1979; Пруцков, 1976; 1977; Туева, 1966). Наименьшей способностью к этому они обладают в первый период жизни, когда имеют слабо развитую корневую систему. В связи с этим в своем опыте отбор растений для анализа мы начали проводить с 15-го дня после появления всходов и до конца вегетации. В соответствии с рекомендациями по проведению вегетационных опытов (Соколов, 1967; Юдин, 1971) влажность почвы в сосудах поддерживалась на оптимальном для растений уровне - 70 % полной полевой влагоемкости, которая была определена перед постановкой опыта.
Внесение удобрений в высоких дозах не могло не отразиться на некоторых агрохимических показателях почвы. Здесь следует провести расчеты и дать пояснения по некоторым вопросам методики проведения вегетационного опыта.
Выше было отмечено, что в каждый сосуд на 10 кг почвы однократно (один раз на 3 года) вносилось по 10 г аммиачной селитры (33,8 % N) и хлористого калия (50,3 % К20). В 1-й и в 2-й год опыта внесено от 0,7 г до 4,9 г Р205 в виде гранулированного суперфосфата (49,7 % Р205 усвояемой: растворимой в 2 % лимонной кислоте). Таким образом, на 1 кг воздушно - сухой почвы было внесено 0,33 г азота, 0,50 г калия. Фосфор вносился в виде тонко измельченного порошка суперфосфата от 0,7 до 4,9 г д.в. на сосуд, соответственно от 70 до 490 мг на 1 кг почвы. Суперфосфат вносился в каждый сосуд путем смешивания с воздушно-сухой почвой перед набивкой сосудов. За 2 года в каждый сосуд было внесено при минимальной дозе: второй вариант - 140 мг на 1 кг почвы, при максимальной дозе: восьмой вариант - 980 мг на 1 кг почвы. В пересчете на 1 гектар при глубине пахотного горизонта 25 см и объемной массе почвы d =1,0 в первый год было внесено от 175 до 1225 кг/га Р205. Впрочем, по свидетельству П.Г.Адерихина (1970), Ф.В.Чирикова (1956) и И.Н.Чумаченко (2000) черноземы обладают колоссальной поглотительной способностью по отношению к фосфору. П.Г.Адерихин применял в своих опытах на 100 г почвы по 284 мг Р205 (усвояемой). И было поглощено выщелоченным черноземом 67,7 мг, что составляет 1692 кг/га P2Os- Кроме того, следует учесть высокий вынос элементов питания урожаем вегетационного опыта.
После учета урожая в вегетационном опыте определены агрохимические свойства почвы по блокам и вариантам опыта (таблица 8).
Из таблицы 8 видно, что внесение в почву карбоната кальция приводит к заметному сдвигу реакции почвы в нейтральную сторону. Если в опыте 1-го года рН сол. почвы в сосудах 1-го блока (без известкования) находилась в пределах 4,6 - 4,7, то во 2-м блоке (с известкованием) 5,0 - 5,2. Соответственно во 2-й год 4,5 - 4,6 и 5,7 - 5,9; в 3-й год 4,5 - 4,6 и 6,2 - 6,7. Здесь следует заметить, что доза СаСОз была достаточно высокой - 30 г на сосуд (3,0 г на 1 кг почвы), а почва с удобрениями хорошо перемешивалась. По многим научным публикациям известно, что известкование сильно сдвигает реакцию почвы в нейтральную сторону, ради чего и проводится мелиорация кислых почв (Авдонин, 1969; 1979; Богомазов и др., 1991; Бровкина, 1976; 1987; Гришин, 1995; Квасов, 1993; 1994; Лебедева и др., 1996; Прянишников, 1965). Изменение реакции происходит через определенное время, продолжительность которого зависит от свойств почвы и удобрений, способа внесений и других условий.
Во втором блоке заметно снизилась и гидролитическая кислотность почвы. При средней величине по всем вариантам 1-го блока за 3 года Нг = 7,33 мг экв. на 100 г почвы, во 2-м блоке в 1-й год Нг = 6,82; 2-й = 5,22; и 3-й = 4,96 мг-экв. на 100 г почвы. Таким образом, даже при тщательном перемешивании хорошо измельченного (на сите 0,18 мм оставалось 5 %) карбоната кальция нейтрализация проходит не сразу, требуется достаточно продолжительное взаимодействие мелиоранта и почвы для вытеснения из почвенного поглощающего комплекса поглощенного водорода и его нейтрализации. Дело в том, что карбонат кальция очень плохо растворяется в воде.
О медленном взаимодействии извести с почвой сообщалось в трудах А.Н. Энгельгарта (1959), Н.С. Авдонина (1979), К.К. Гедройца (1955), П.М. Смирнова (1989). В частности А.Н. Энгельгарт [1959, стр.505], по результатам своих опытов на бедных смоленских землях (в то время называемых «облогами» - от слова «облегать» или «прилегать» - т.е. земли прилегающие к пашне, бросовые), отдававший предпочтение фосфоритной муке перед известью, писал: «...И фосфоритование, и известкование, и мергелевание, и гипсование...-самое широкое применение минеральных удобрений! По времени и месту все это должно применяться в наших хозяйствах».
Внесение фосфорного удобрения естественно увеличило содержание подвижного фосфора в почве.
Следует подчеркнуть, что фосфорное удобрение - суперфосфат не оказало заметного влияния на реакцию почвы даже при относительно очень высоких дозах их внесения (в пересчете на 1 гектар).
Определение содержания в почве этого опыта гумуса и калия, а также суммы поглощенных оснований показало, что эти агрохимические составляющие свойства почвы практически не изменились ни по годам, ни по вариантам. В связи с этим в таблице № 8 приведены результаты определения этих показателей только за 1998 год (3-й год опыта).
Изменение уровня минерального питания фосфором, нейтрализация обменной и гидролитической кислотности почвы положительно влияет на биохимические процессы в растениях и накопление биомассы. Нами учитывалась надземная биомасса через 15 дней, что в общем практически совпадало с периодом кущения, выхода в трубку, колошения, цветения и молочного состояния семян (рис. 1, таблица 9 и таблица I приложения).
Из таблицы 9 видно, что биомасса ячменя во II блоке заметно выше I блока. За 1996 год в фазу молочного состояния зерна соотношение в среднем по 4-м вариантам составило 30,0 : 23,7 г. Известкование увеличило накопление биомассы в фазу молочного состояния зерна на 26,6 %. Интересная закономерность проявляется в действии высоких доз фосфора. В первый год опыта даже семикратная доза Р205 положительно действовала на рост растений как в первом, так и во втором блоке до окончания вегетации. При этом прибавка составила соответственно 50 % и 63 % . Таким образом, известкование повышает эффективность удобрений. В последний год опыта проявляется отрицательное влияние избытка фосфора в почве, что и отразилось на динамике накопления биомассы.
Фенологические наблюдения в первый год опыта показали хороший рост и развитие растений по всем вариантам с момента появления всходов. В фазу выхода в трубку растения вариантов с повышенными дозами фосфора заметно отличались по росту и развитию. Отставали растения в 1 варианте (без фосфора). В опыте 2-го и особенно 3-го года отставали в развитии растения вариантов без фосфора и с максимальными дозами фосфора. В последних вариантах (7,8 и отчасти 6) отставание стало заметно в период цветения.
Мониторинг биомассы показывает, что повышение содержания Рг05 в почве до определенного уровня приводит к повышению накопления массы растений. В опыте с известкованием изменение накопления биомассы по сравнению с контрольным происходит более чем в 2 раза, а в опыте без известкования - в 1,5 раза.
В более наглядной форме условия минерального питания растений отражаются в структуре урожая (таблица 10) и в самом урожае (таблица 11).
Влияние удобрений на динамику элементов питания в растениях озимой пшеницы и качество урожая
Обеспеченность растений влагой и элементами минерального питания -решающее условие получения урожая сельскохозяйственных культур. Другие факторы роста: свет, тепло, достаточное обеспечение кислородом и углекислым газом и другие факторы жизни растений являются нерегулируемыми факторами и, как правило, не ограничивают урожай (Авдонин, 1979; Демолон, 1961;Милащенко, 1991). Известно, что цикл развития растения слагается из отдельных периодов, различающихся направленностью процессов обмена веществ в организме и его требованиями к условиям минерального питания. И.В. Мосолов (1979) разбил весь цикл развития организма на 4 периода и показал, что в первый период - от прорастания семян до появления ассимиляционной поверхности - растения поглощают мало или вообще не поглощают элементы питания из почвы, во второй - до цветения - поглощают очень много веществ для создания основной биомассы. Соответственно изменяется и интенсивность поглощения элементов питания корневой системой и содержание их в процентах на сырую и абсолютно-сухую массу растения. Третий и четвертый периоды (цветение - оплодотворение и образование репродуктивных органов) характеризуется снижением уровня поглощения элементов питания из почвы.
Отбор растений и подготовка их к анализу проводились, в соответствии с методическими указаниями, в период кущения осенью и весной, выхода в трубку, колошения, цветения, молочного состояния и полной зрелости (отдельно зерно и солома) (Доспехов, 1973; Практикум по агрохимии, 1987; Юдин, 1971).
Первые результаты опытов (наблюдения за накоплением биомассы и учет урожая в 1997 году) показали, что внесение в рядки при посеве суперфосфата и прикорневая подкормка озимой пшеницы аммиачной селитрой на выщелоченных черноземах с повышенной кислотностью дают несколько менее значимые результаты по сравнению с полученными на почвах слабокислых и нейтральных (Годунов и др., 1978; 1980; Минеев, 1973; Никитишен, 1977; Пруцков, 1977; Пруцков и др., 1990; Пшеничный, 1978; Растениеводство, 1979; 1998; Федотов и др., 1987). В связи с этим содержание азота, фосфора и калия было определено в растениях трех основных блоков опыта. Результаты определения содержания элементов питания в растениях представлены в таблице 24 и таблице V приложения.
Более высокое содержание всех трех элементов отмечено в период кущения, дальше идет очень интенсивное накопление биомассы и соответственно «разбавление» содержания азота, фосфора и калия. Внесение полного удобрения усиливает минеральное питание и вынос растениями NPK, соответственно это и отражено в таблице.
Содержание азота, фосфора и калия в растениях зависит от уровня минерального питания культуры. При слабой обеспеченности соответственно в растениях не останавливается метаболизм вещества, но мало содержится запасных форм элементов питания. Уровень минерального питания растений 9-го варианта нашего опыта оптимальный, соответственно возрастает и содержание NPK. Впрочем, это не является абсолютно закономерным явлением.
По блокам (по средним из всех вариантов) отличаются растения IV блока. При внесении 30 т/га навоза в почву поступает около 150 кг азота, 75 кг фосфора, 180 кг калия, естественно, это резко изменяет условия минерального питания. Но следует заметить, что разница в содержании азота, фосфора и калия в растениях IV и V блоков незначительна.
Минеральные удобрения улучшают основные показатели качества зерновых культур. Главную роль в накоплении белка в зерне играет азот. Возможности повышения содержания белка в зерне посредством применения азотных удобрений обобщены в ряде работ (Коданев, 1976; Минеев, 1990; Никитишен, 1984; Павлов, 1967; Созинов, 1976; Суднов, 1978).
Фосфорные и калийные удобрения слабо влияют на этот показатель. Большинство исследователей указывают на снижение белковости зерна пшеницы при усилении фосфорного питания (Коданев, 1976; Минеев и др., 1981; Мосолов, 1979; Павлов, 1967). Имеются сведения и о положительном влиянии фосфорных удобрений на качество зерна. Противоречивость этих данных связана, по - видимому, с различным уровнем азотного и фосфорного питания растений. Исследования Л.П. Воллейдт (1979) показали, что когда фосфор в удобрении или почвенном растворе преобладает над азотом, обмен веществ в растениях нарушается, а процессы синтеза белка замедляется. «Иногда содержание белка в зерне, - сообщает И.М. Коданев (1976), - повышается под влиянием калия, и когда это происходит, то в суммарном белке увеличивается доля клейковинных белков - глиадина и глютенина, в результате чего улучшается хлебопекарные свойства пшеницы». Однако отклонения в накоплении белков в зерне под влиянием калийного питания нельзя с полной уверенностью считать закономерным, поскольку систематического изучения этого вопроса не проводилось.
На качество урожая определенное действие оказывает соотношение элементов питания. Так, по данным А.А. Созинова (1976), на черноземных почвах при внесении азотных удобрений вместе с калийными содержание белка и сила муки возрастали больше, чем при внесении одного только азота или азота с фосфором. Отмечается, вместе с тем, что соотношение N и Р на процессе накопления белка в зерне не сказывается, потому что важно не только соотношение основных элементов в удобрениях, вносимых в почву, сколько соотношение их доступных растениям форм в почвенном растворе (Иванов и др., 1996; Макаренко, 1979; Ратнер, 1950; Шмук,1950).
В опытах Р.Ф. Макарова (1990) при применении одной нормы минеральных и навозно-минеральных удобрений натура и масса зерна озимой пшеницы повышались по сравнению с контролем, а при применении двух норм - снижались по сравнению с одной нормой NPK и контролем без удобрений. С увеличением нормы удобрения в зерне озимой пшеницы повышалось содержание сырого белка с 13,1 % в варианте без удобрений до 15,5 % при применении двух норм NPK. Содержание клейковины у озимой пшеницы в среднем за семь лет увеличились при применении двух норм NPK на 3,2 %. В отдельные годы удавалось получить озимую пшеницу с содержанием клейковины, отвечающей требованиям, предъявляемым к сильным сортам пшеницы. Однако добиться стабильного качества зерна на уровне сильных пшениц не удалось.
Погодные условия оказывают существенное влияние на содержание сырого белка и клейковины. В годы с дождливой и прохладной погодой в период от начала весенней вегетации до выхода растений в трубку урожай неудобренной озимой пшеницы повышается, а качество его снижается. Низкое качество зерна в годы с прохладной и дождливой весной объясняется снижением процессов нитрификации в почве, уменьшением содержания азота в растениях. Наблюдается обратная корреляционная зависимость между содержанием сырого белка в зерне озимой пшеницы и ГТК от начала весенней вегетации до выхода растений в трубку.
Результаты определения качества зерна озимой пшеницы показаны в таблице 25.
Нами определено качество зерна пшеницы по всем вариантам трех основных блоков опыта. В таблице приведены средние за 2 года результаты. Из приведенных данных видно, что полное минеральное удобрение повышает качество зерна, увеличивая накопление общего и белкового азота, содержание клейковины. Заметно выше качество зерна в блоке V - «Известкование» и особенно в блоке IV - «Органическое удобрение».
Повышение качества зерна озимой пшеницы является важнейшей государственной задачей. Она связана с тем, что после распада СССР на ряд самостоятельных государств основной зернопроизводящей зоной страны стала Черноземная зона Центра России. А здесь даже на мощных черноземах Чакинской опытной станции (теперь Тамбовский НИИСХ), как свидетельствуют работы Р.Ф. Макарова (1972; 1990), Н.Д. Коновалова (1996), В.А. Федорова и др.(1981), при применении удобрений удается получать зерно пшеницы с высоким содержанием протеина (повысив его содержание с 13,1 % до 15,5 %) и клейковины (повышение на 3,2 %), но только в отдельные годы удавалось получить зерно отвечающее требованиям к сильной пшеницы, с содержанием клейковины выше 28 % с соответствующим ее качеством (не ниже II класса). Даже на мощных черноземах при оптимальном уровне минерального питания и высокой агротехнике не удается добиться стабильного качества зерна, отвечающего требованиям к сильным пшеницам.
Экономическая эффективность удобрения зерновых культур в условиях учхоза «Комсомолец»
Химизация сельского хозяйства страны, в первую очередь масштабы затрат на удобрение, доля их в общих затратах в растениеводстве является показателем интенсивности этого производства. В промышленно развитых капиталистических странах они составляют от 20 до 25 % общих затрат в растениеводстве, в Российской Федерации в 1980 - 1990-х годах около 10 %, а в передовых хозяйствах доходили до 15 %. В зависимости от вида сельскохозяйственной культуры и почвенно-климатических условий чистый доход на 1 рубль затрат, связанных с применением минеральных удобрений составлял от 1,5 до 8 рублей, в среднем 4 рубля. Один рубль затрат на применение органических удобрений окупается в среднем 3 рублями, а на известкование - 5 рублями дополнительного дохода (Агрохимия, 1989; Баранов, и др., 1967; Греков, 1990; Рудай, 1985).
По «Нормативам затрат труда и материально-денежных средств на выращивание полевых и овощных культур в Тамбовской области» (1978) при средних дозах удобрений под озимую пшеницу (N60P45K45) прибавка должна составлять 10 ц/га и соответственно окупаемость 1 кг д.в. удобрения - 6,6 кг зерна.
Нужно отметить, что в условиях нестабильного экономического положения страны и постоянно меняющихся цен на продукцию сельского хозяйства, удобрения, горючее, металл, оплату труда достаточно сложно определить экономическую эффективность изучаемых приемов для целого региона. В связи с этим наши расчеты исходят из реальных затрат в конкретном хозяйстве - учхозе «Комсомолец» МГАУ в короткий отрезок времени - 1998 -1999 гг.
Несмотря на условность этих расчетов, мы сочли неприемлемым использовать в нашей работе методику так называемой «энергетической» эффективности удобрений (Акулов и др., 1998), в которой ценность 1 кг сырой нефти приравнивается к 1 кг баранины средней упитанности.
Экономическая эффективность удобрения определяется путем сопоставления урожайности при применении удобрений с аналогичными результатами без их применения (на контроле). Если удобрения изменяют качество урожая, то учитывается и разница в оплате за качество.
При определении экономической эффективности используются следующие показатели в натуральном и стоимостном выражении (в центнерах и рублях):
1) дополнительный валовой сбор (урожай) с 1 га;
2)полученная продукция (в натуре и рублях) на 1 рубль затрат и на единицу действующего вещества удобрений;
3)чистый доход (при невозможности определить общехозяйственные и общепроизводственные затраты - условно чистый доход) на 1 гектар в рублях;
4) уровень рентабельности, в %;
5) рост производительности труда в результате применения удобрений;
6) изменение себестоимости сельскохозяйственной продукции.
I. Чистый доход определяется по формуле: Чд =(С + с ) - Е где С - стоимость урожая основной продукции по закупочным ценам или ценам реализации (зерно и др.); с - стоимость урожая побочной продукции (солома, мякина и другое); Е - сумма издержек производства.
Важно правильно определить сумму издержек производства, в том числе затраты на удобрение культур.
Издержки производства на удобрение определяется по формуле: Е]=3уд + 3д + 3с + 3в + 3уб + 3р; где 3 уд - стоимость удобрений по оптовым ценам (для органических по плановым ценам); З д - затраты на доставку в хозяйство и на поля с учетом складских и транзитных наценок; 3 с - затраты на хранение и подготовку удобрений к внесению; З в - затраты на внесение удобрений; 3 уб - затраты на уборку, доработку и перевозку дополнительной продукции (прибавки урожая); З р - затраты на реализацию дополнительного урожая.
В затраты на оплату труда входят: прямые начисления на заготовку, транспортировку, приготовление и внесение удобрений, за уборку, транспортировку, переработку, реализацию дополнительного урожая; дополнительная оплата и доплата за продукцию; косвенные начисления - оплата рабочих мастерских и обслуживание живой тягловой силы, специалистов, служащих и руководящих работников.
При определении стоимости урожая учитывается как основная (зерно, корнеплоды, клубни, плоды, зеленая масса, сено, льносолома и т.д.),так и побочная продукция (солома, мякина, ботва, жом и т.д.) и доплата за качество урожая (сахаристость свеклы, содержание белка и клейковины в зерне и др.).
П. Изменение себестоимости продукции определяется путем сопоставления себестоимости без применения удобрений и в вариантах с удобрениями по формуле: где Д - себестоимость продукции на контроле - без удобрения (в рублях за 1 центнер);
Ді - себестоимость продукции с применением удобрений (в руб.за 1ц);
Е - все затраты на контроле (руб. за 1 га);
Е] - все затраты в варианте с удобрениями (руб. на 1 га);
В - урожайность на контроле (в центнерах);
Ві - урожайность в варианте с удобрениями (в центнерах).
III. Уровень рентабельности определяется как отношение чистого дохода к затратам на производство продукции:
где Р - уровень рентабельности, %
Ч д - чистый доход с 1 гектара, в рублях; С - стоимость основной продукции, в рублях; с - стоимость побочной продукции, в рублях; Е - сумма издержек производства, на 1 гектар в рублях. По рекомендации Всесоюзного научно-исследовательского института удобрений и агропочвоведения им. Д.Н.Прянишникова при определении экономической эффективности удобрений следует учитывать значительное последействие некоторых минеральных и всех органических удобрений. На первую культуру можно отнести 100 % затрат на азотные удобрения, 50 % - на фосфорные (суперфосфат), 70 % - на калийные. При расчете затрат на органические удобрения (навоз, компосты) расходы распределяются на 2 культуры (на 2 года), при известковании - на 5 лет (Баранов и др., 1967).
В нашем опыте мы определили экономическую эффективность минеральных и органических удобрений с учетом их действия на озимую пшеницу и ячмень, дефекационной грязи - на 4 культуры, т.е. отнесли на указанные культуры 50 % затрат на известкование.
При расчете учитывалась стоимость 1 ц зерна озимой пшеницы равной 190 рублей, пивоваренного ячменя - 160 рублей. Общие затраты на 1 гектар озимой пшеницы учхоза «Комсомолец» составили 4900 рублей (цены 2000 года). Эти затраты включали и затраты на удобрение при дозе - М80РбоКбо при учете их стоимости, доставки, хранения и внесения, а также уборку прибавки урожая. Общие затраты на 1 га ячменя составили 4250 руб. Затраты на производство озимой пшеницы без затрат на удобрение составили 3670 руб/га, ячменя -3310 руб/га. Расчет экономической эффективности озимой пшеницы и ячменя представлен в таблице 32.
Мы посчитали возможным провести расчеты по всем вариантам только по первому блоку и для сравнения по первому варианту (контролю) IV и V блоков. Эти расчеты показали, что при сложившимся соотношении цен на зерно, удобрения, горючее и другие затраты применение малых доз удобрений повышает себестоимость зерна и снижает рентабельность затрат на эти культуры. Внесение одного суперфосфата или совместно с аммиачной селитрой оставляет эти показатели на уровне «контроля». Полное удобрение несколько снижает себестоимость и увеличивает условно чистый доход и рентабельность.