Содержание к диссертации
Введение
1 .Обзор литературы 5
1.1 .Факторы, определяющие эффективность удобрений и уровни планируемой урожайности 5
1.2. Урожайность сельскохозяйственных культур на черноземах при разных системах удобрения 11
1.3.Влияние удобрений на показатели качества урожая 24
1 4 Вынос питательных веществ на единицу продукции, их баланс и коэффициенты использования из удобрений и почвы 34
1.5.Действие удобрений на агрохимические показатели почвы 38
1 6 Экология и применение органических и минеральных удобрений 44
1.7. Экономическая эффективность применения различных систем удобрения в севооборотах 50
2.Эксперементальная часть 57
2.1 .Условия проведения опыта и методика исследований 57
2.2. Влияние различных условий питания на формирование урожая озимой пшеницы и кукурузы 68
2.3.Изменение некоторых показателей качества растениеводческой продукции под влиянием удобрений 77
2.4. Вынос питательных веществ урожаем и баланс элементов питания 89
2.5.Влияние различных доз удобрений на агрохимические показатели черноземных почв КБР 113
2.6.Оценка экономической эффективности изучавшихся доз и сочетаний удобрений 118
Выводы 125
Предложения производству 126
Список использованной литературы 127
Приложения 143
- Урожайность сельскохозяйственных культур на черноземах при разных системах удобрения
- Вынос питательных веществ на единицу продукции, их баланс и коэффициенты использования из удобрений и почвы
- Влияние различных условий питания на формирование урожая озимой пшеницы и кукурузы
- Вынос питательных веществ урожаем и баланс элементов питания
Введение к работе
Рациональное использование средств химизации с учетом почвенно-климатических условий и биологических особенностей - важный элемент при возделывании сельскохозяйственных культур. Правильный учет срока внесения удобрений исходя из биологических особенностей растений способствует увеличению урожая и при этом уменьшается срок окупаемости затраченных средств.
В нашу задачу входило дать комплексное обоснование различным системам удобрений для различных групп хозяйств в зависимости от степени обеспеченности их удобрениями, так как хозяйства недостаточно обеспечены ими из-за дороговизны и неплатежеспособности.
За последние годы урожайность основных сельскохозяйственных культур республики (озимая пшеница и кукуруза) падает из года в год. Основной причиной этого является то, что почва не пополняется запасами питательных веществ. Из-за отсутствия финансовых средств в большинстве хозяйств не вносят минеральные удобрения, ограничиваясь лишь подкормкой азотом и то не везде и не в требуемых количествах.
Известно, что с урожаем сельскохозяйственных культур выносится большое количество питательных веществ. С повышением урожая увеличивается и потребность растений в элементах питания (NPK). Рациональным применением удобрений и регулированием плодородия почвы можно обеспечить получение высокого урожая сельскохозяйственных культур.
Цель исследований - комплексное обоснование применения различных систем удобрений озимой пшеницы и кукурузы, адаптированных к экономическим и почвенно-климатическим условиям сельскохозяйственных предприятий.
В задачи исследования входило:
определить возможные величины урожайности озимой пшеницы и кукурузы при разных дозах и сочетаниях макро- и микроудобрений;
изучить последействия применений минеральных удобрений;
изучить изменение некоторых показателей качества зерна под действием различных доз удобрений;
определить вынос питательных веществ на единицу основной продукции, хозяйственный баланс основных элементов питания;
установить степень влияния возрастающих доз удобрений в сочетании с различными нормами высева семян на продуктивность озимой пшеницы;
проследить за изменениями основных агрохимических показателей почвы при различных дозах минеральных удобрений;
— дать экономическое обоснование изучаемым системам удобрения.
Практическая значимость предлагаемых систем удобрения заключается в
получении высоких и стабильных урожаев озимой пшеницы и кукурузы на черноземных почвах. Эти системы удобрения предназначены для хозяйств, имеющих различную степень обеспеченности удобрениями. Предлагаемые системы удобрения позволяют экологически безопасно использовать удобрения и получать продукцию требуемого качества. Материалы исследований важны для специалистов агрономов хозяйств и фермеров для правильного выращивания и получения высоких урожаев озимой пшеницы и кукурузы на черноземных почвах. Показана экономическая эффективность различных доз минеральных удобрений.
Данная работа является частью научных исследований, проводимых отделом госконтроля за применением средств химизации сельского хозяйства ГСАС «Кабардино-Балкарская».
Автор выражает благодарность всему коллективу ГСАС «Кабардино-Балкарская», а также сотрудникам отдела Госконтроля за применением средств химизации, начальнику отдела Малухову В. Ф., ведущему агрохимику Киржи-нову Р. С. и агрохимику Эрганокову Т. X. за оказанную помощь в проведении полевых опытов.
Урожайность сельскохозяйственных культур на черноземах при разных системах удобрения
Внесение 1 ц. минеральных удобрений, при высокой культуре земледелия способствует получению 1,5-2 ц/га зерна. Таким образом, химизацию необходимо рассматривать как основное звено в комплексе приемов агрономической технологии выращивания высоких урожаев сельскохозяйственных культур (В. Г. Минеев, 1982). Эффективность действия минеральных удобрений подтверждаются многочисленными опытами, проведенными как в нашей стране, так и за рубежом. Этим и объясняется непрерывный рост производства минеральных удобрений во всем мире. В доперестроечный период в нашей стране производили минеральных удобрений до 30 млн. т питательных веществ, что обеспечивало 1 га зерновых 103 кг д.в. (в США — 107). При этой обеспеченности урожайность зерновых в нашей стране составляла 1,4 т/га против 4,4 в США (Б.А. Ягодин и др., 1989). Это объясняется отсутствием в большинстве хозяйств нашей страны практики применения научно-обоснованных систем удобрения (ТЛЕ. Шалов, 1992). Наибольший эффект от внесения органических, и минеральных удобрений может быть получен при применении их в определенной системе, учитывающей как действие удобрений, так и их последействие. Систематическое и правильное применение удобрений в севообороте при высокой агротехнике обеспечивает получение высоких и устойчивых урожаев и одновременно создает необходимые условия для прогрессивного повышения плодородия почв (таблица 4).
Как видно из таблицы, наиболее экономически выгодной дйзой для всех зон является ЫбоРзоКзо, хотя урожайность в степной зоне выше при дозе ЫшРтоКбо предгорной зоне -N60Pi2oK.3o и в горной зоне N6oPi2oK3o, что составляет соответственно 45,1; 46,9; 4,64 ц/га (Б.Х. Фиапшев, В.Б. Хамуков, 1999). При разработке рациональных систем удобрения учитываются следующие условия: 1. Производственная специализация хозяйства, определяющая типы севооборотов и состав культур в них, а также общий характер и интенсивность системы удобрений. 2. Почвенные условия полей севооборотов, их плодородие, "кислотность, водно-воздушный режим. 3. Биологические особенности культур (и сортов), выращиваемых в севооборотах, их чувствительность к реакции почвенного раствора, отношения к отдельным элементам питания и т.д. 4. Продолжительность действия отдельных удобрений-известковых, органических, минеральных (N Р К), а также влияния предшественников. 5. Реальный уровень обеспеченности хозяйств органическими и минеральными удобрениями, возможность дополнительного накопления удобрений (например, органических), оснащенность техникой для подготовки и внесения удобрений, 6. Климатические условия (М.А.Сапожников и др. 1976г.) Для обеспечения сельскохозяйственного производства разработками по рациональному использованию удобрений проводятся длительные исследования с удобрениями Государственными станциями агрохимической службы Российской Федерации. Такие опыты проводились и проводятся и в Государственной станции агрохимической службы «Кабардино-Балкарская». Ниже приводятся некоторые результаты проведенных полевых опытов» с удобрениями в виде таблиц по двум основным культурам республики: озимой пшенице и кукурузе на зерно (таблицы 5 - 16). Организационно-правовая форма хо- зяйств приведена в соответствии с существовавшей в годы проведения полевых опытов.
Вынос питательных веществ на единицу продукции, их баланс и коэффициенты использования из удобрений и почвы
При определении потребностей в элементах питания озимой пшеницы и кукурузы и в частности при расчете доз удобрений, необходимо учитывать вынос NPK урожаем основной и побочной продукции. Потребляемые количества NPK растениями могут колебаться в зависимости от сортовых особенностей растений, структуры урожая, климатических и агротехнических условий (М.Х. Ханиев, М.А. Шаваев, Б.Д. Бесланеев, 1971; М.Х. Ханиев, 1976; Н.А. Сапожников, М.Ф. Корнилов, 1977; В.Б. Хамуков, Э.К. Эйсерт, 1995; В.А. Квасов и др., 1997). Многочисленные опыты, проведенные на всех типах почв, показывают, что по мере увеличения доз вносимых удобрений наблюдается повышение содержания азота на 5-60% и калия на 10-50% в растениях при несущественном изменении содержания фосфора (кальция и магния) и микроэлементов. (В. U1-rich, 1961; А.Д. Хлыстовский, ПА. Вехов, В.П. Бугаев, 1978; В.А. Демин, 1981; В.Д. Панников, В.Г. Минеев, 1987; Т.Б. Шалов, 1992; В.Б. Хамуков, 1999). Регулирование баланса питательных веществ на основе учета химического состава растений и выноса NPK с урожаем способствует сохранению и повышению плодородия почвы. При средней и повышенной обеспеченности почв подвижными формами фосфора и калия дозы удобрений должны восполнять вынос этих питательных элементов с урожаями культур, а при высоком и очень высоком - возмещение может быть частичным (К.А. Афендулов, А.И. Ланту-хова, 1972; Н,А. Сапожников, Н.Ф. Корнилов, 1977). Многочисленные наблюдения, проведенные на Северном Кавказе, показывают, что баланс питательных веществ в почве значительно уменьшается из года в год (М.Х. Ханиев, 1976; В.Ф. Малухов, 1977;С.Х Дзанагов, 1989; Э.К. Эйсерт, 1995), По А.В. Петербургскому в земледелии страны за период с 1968 по 1976гг. дефицит азота составил в среднем на гектар пашни, 9,0 кг, калия - 23,9 кг, а фосфор имеет положительный баланс - 0,8 кг. Баланс питательных веществ в земледелии страны за 1968-1980 гг. представлен в виде таблицы (таблица 24).
Однако фактический баланс питательных веществ в земледелии страны за 1968-1980 гг. нельзя считать удовлетворительным по следующим причинам: - представленный баланс питательных веществ показан при сравнительно невысоких урожаях полевых культур; - не все культуры одинаково обеспечены удобрениями, а, следовательно, и баланс питательных веществ под ними разный; - не все земледельческие зоны страны одинаково обеспечены удобрениями, а следовательно, и баланс питательных веществ в них разный (Э.К. Эйсерт, 1995). Исследования показывают, что с ростом интенсивности баланса заметно повышается и продуктивность культур севооборота (М.Х. Ханиев, 1976; В.Ф. Малухов, 1977; В.В. Якубовская, П.С. Гнатиев, А.П. Мельник, 1988; М.В. Михайличенко, Т.И. Макарова, 1985; Н.Н. Смирнова и др., 1987;С.Х. Дзанагов, 1989). Дефицит калия в балансе питательных веществ КБР составляет 76%. Это значит, что урожай мы получаем за счет почвенных запасов калия. Определенный дефицит имеется по азоту (33%). Баланс фосфора оказался положительным. На черноземных почвах допустим дефицит азота и калия. Дефицит фосфора недопустим, и его внесение должно превышать на 10-20 кг на гектар ежегодный вынос урожаями (В.Ф. Малухов, 1977). Для поддержания бездефицитного баланса питательных веществ и получения продуктивности севооборота в 3,8-4,5 т/га зерновых единиц требуется внесение азота и калия в количестве 90-120 кг, фосфора 80-140 кг д.в. на 1 га пашни, а для повышения потенциального плодородия почвы и дальнейшего увеличения продуктивности севооборота - использование повышенных доз удобрений, сбалансированных по NPK. При планировании урожая, кроме выноса NPK урожаем, баланса при расчете норм удобрений в севооборотах необходимо также учитывать коэффициенты использования питательных веществ растениями из удобрений и почвы. Коэффициенты эти могут колебаться как следствие биологических особенностей растений, так и в результате изменения внешних факторов: плодородия почвы, погодных условий, уровня агротехники, видов и доз внешних удобрений и др. Ввиду изменчивости факторов, коэффициенты использования питательных веществ могут варьировать, что затрудняет их применение для определения оптимальных доз удобрений (Г.Я. Ринькис, 1967; Н.Н. Михайлов, В.П. Книпер, 1971; М.Х. Ханиев, 1976; Э.К. Эсейрт, В.Б. Хамуков, 1989, В.Б, Хаму-ков, Э.К. Эсейрт, 1995). Коэффициенты использования питательных веществ из почвы и удобрений не постоянны и сильно варьируют под влиянием метеорологических, агротехнических, агрохимических, агробиологических и других факторов. (Л.М. Державин, Ш.И. Литвак, П.А. Пискарева,1981). С повышением доз удобрений коэффициенты использования NPK из органических и минеральных удобрений понижается (В.А.Демин, Л.М.Державин, Ш.И.Литвак,1985). Рассчитанные разностным методом коэффициенты использования NPK. растениями из удобрений могут превысить и 100%, так как не учитывается различия процессов питания растений на удобренных и неудобренных вариантах, а также взаимовлияние NPK при поступлении их в растения. Методом изотопных индикаторов определяются более точно коэффициенты использования элементов питания из удобрений. В опытах с 15 N коэффициент использования азота из азотосодержащих удобрений был на 20-30% ниже, чем при разностном методе и составило в первом году 50-60% в вегетационных опытах и не более 40-45% в полевых опытах (Ф.Ф. Турчин, 1965; Ф.В. Янишевский, А.В. Кузьменьков, 1974; П.Н. Смирнов, 1977; Д.А. Кореньков и ДР. 1982). В радиоактивном изотопе Р коэффициент использования фосфора был выше, чем при разностном на 17-28% (Ф.В. Янишевский, А.В. Кузьменьков, 1974; А.И. Останин, В.Г. Певцова, Ф.В, Янишевский, 1983). Коэффициент использования калия были завышены на 12-34% по сравнению с коэффициентами, определяемыми изотопным методом. (О.П. Медведева и др., 1983).
Влияние различных условий питания на формирование урожая озимой пшеницы и кукурузы
Все изучавшиеся виды, дозы и приемы внесения удобрений, за исключением варианта с внесением N60 под вспашку, обеспечили получение достоверной прибавки урожая озимой пшеницы на выщелоченных черноземных почвах СХПК "Чегем" Чегемского района (таблица 30). Повышение урожайности от применявшихся систем удобрения составило 11,6-47%. При этом последовательное наращивание дозы фосфорного удобрения с Р30 до Рад увеличило урожайность культуры до максимальной величины 40,6 ц/га. Дальнейшее увеличение дозы фосфорного удобрения Pi2o привело к снижению продуктивности. Также снизилась урожайность зерна при переходе от дозы Р9о к азотно-фосфорному удобрению N6oPeo Добавление калийного удобрения к азотно-фосфорному, вариант N6oP6oK4o. не обеспечило прибавки продуктивности. Использование фосфорного удобрения Рзо под вспашку было более эффективно, чем припосевное внесение сравнимой дозы - Р20. Таким образом, можно заключить, что при возделывании озимой пшеницы на малогумусных выщелоченных черноземах предгорной зоны КБР со средним содержанием подвижного фосфора и от повышенного до высокого подвижного калия при обеспеченности минеральными удобрениями в пределах 90 -120 кг д.в. наиболее эффективно внесение 90 кг. д. в. фосфорного удобрения под вспашку.
В исследованиях, проводившихся в 1999-2001 г.г. на выщелоченной черноземной почве со средним содержанием Р2О5 и повышенным КгО в хозяйстве «Чегем», изучали действие разных сочетаний видов и доз минеральных удобрений на урожайность озимой пшеницы при использовании 120-250 кг д.в. минеральных удобрений на 1 га (таблица 31). Применявшиеся сочетания удобрений повысили урожайность относительно контрольного (без удобрения) варианта на 5,1-12,2 ц/га (19-45%). При этом, если принять за фоновую систему удобрения N60P6o(BapHaHT 2), последующие добавления к этим дозам К4о, N30K40.N30P30K40, и ЫбоРзо чо приводили к достоверному увеличению урожайности пшеницы. Увеличение суммарной дозы удобрений со 120 кг д.в. до 160 кг д.в. сопровождалось дополнительным получением 180 кг зерна с одного га за счет 40 кг калия, т.е. 4,5 кг зерна на 1 кг д.в, удобрения. Дополнительные 30 кг N в варианте Ы9оРбоК ю позволили получить на 320 кг зерна с одного га больше, чем при использовании системы удобрения N60P6oK4o- То есть каждый дополнительный кг азота окупился 10,1 кг зерна, а с учетом калия- 7,1 кг. Увеличение дозы фосфорного удобрения в пятом варианте до Рдо и азотного в шестом варианте до Ы2оприводило к дальнейшему увеличению урожайности но уже за счет больших затрат удобрений на единицу массы прибавочной продукции. В целом, если сравнивать эффективность дополнительного, относительно дозы NuoPeo, удобрения, в вариантах 3-6 по окупаемости 1 кг д.в. удобрений прибавкой урожая, лучший показатель у сочетания N9oP6oK4o. Притом, что более высокие дозы N90P90K40 и N120P90K40 обеспечивают получение высоких урожаев.
Результаты по урожайности показывают, что, начиная с системы N90P90K40, дальнейшее увеличение дозы удобрений достоверно не повышает урожайность. Значит, по урожайности наиболее эффективным является сочетание доз и видов удобрений N90P90K40» а с учетом ресурсосберегающего потенциала-N90P60K40
Поскольку действие большинства минеральных удобрений пролонгировано во времени, а внешние факторы оказывают существенное влияние на коэффициенты использования питательных веществ из удобрений не только в год их внесения, но и в последующие годы, имеют существенное значение эксперименты по изучению последействия удобрений. На опытном участке СХПК "Шэджэм" на черноземе выщелоченном со средним содержанием подвижного фосфора и высоким калия на второй год после внесения удобрений в почву урожайность озимой пшеницы повысилась на 5,9-7,8 ц/га (таблица 32). При этом существенной разницы между величинами урожайности в вариантах удобрения не было. Наблюдалась некоторая тенденция увеличения продуктивности озимой пшеницы в варианте исследования N6OP9DK6O ПО сравнению с остальными, где не вносились удобрение. Азотно-калийное удобрение N60K6o на второй год после внесение в почву не обнаружило никакого эффекта действия. Эти результаты позволяют заключить, что применение даже умеренных доз удобрений в азотно-фосфорных и фосфорно-калийных сочетаниях по 60 кг д.в. обеспечивает получение существенной прибавки урожая озимой пшеницы на окультуренных выщелоченных черноземах и в последующий год после внесения удобрений. Отсутствие последействия системы удобрения оКбообъясняется высоким фоновым содержанием подвижного КгО в почве.
Вынос питательных веществ урожаем и баланс элементов питания
В среднем за 1985-1987 гг. в зерне озимой пшеницы преимущественное накопление клейковины относительно контрольного варианта (прибавка 2,6 и 1,6%) наблюдалось лишь при применении NeoPeo и Ы60Рбо 4о(Таблица49).
В исследованиях 1999-2001 гг. на этих же почвах наиболее значимое увеличение содержания клейковины в зерне по сравнению с контрольными (без удобрения) вариантом и N6QP6O было в вариантах N90P90K40 и NnoPeoKeo- Последействие минеральных удобрений на выщелоченном черноземе СХПК «Шэд-жэм» Чегемского района никак не сказалось на количестве клейковины в зерне. В опыте на черноземе типичном карбонатном дозы азотного удобрения N3o и Ыбо в сочетании с Р6о и Кйо не приводили к увеличению содержания клейковины в зерне относительно показателя контрольного варианта. Дальнейшее увеличение дозы азота способствовало накоплению клейковины до максимальных значений 33,3% (N oIQo) и 34% (N,8oP8oK9o).
Содержание клейковины в зерне, полученном на участке НУ ПК ботанического отдела положительно коррелировало с дозами азотных удобрений. Увеличение клейковины составило здесь 2,3-3,1% при значении контрольного варианта 30,0%. В целом применение различных систем удобрений вызвало увеличение содержания белка в кукурузе и клейковины в озимой пшенице по сравнению с контролем.
Таким образом, все исследовавшие дозы и сочетания удобрений, наряду с обеспечением высокой продуктивности, способствовали получению сельскохозяйственной продукции надлежащего качества по содержанию белка и клейковины. Вынос питательных веществ единицей урожая зависит от многих факторов и у одной и той же культуры может колебаться в значительных пределах.
На вынос существенное влияние оказывает количество вносимых органических и минеральных удобрений. Исходя из этого при расчете норм удобрений необходимо знать дифференцированный вынос питательных веществ единицей урожая применительно к условиям использования достаточно большого количества удобрений. Вынос элементов питания тонной урожая основной продукции с соответствующим количеством побочной продукции можно вычислить исходя из литературных данных, указанных в таблице 50.
Знаменатель-колебания по годам. Но для более точных расчетов необходимо использовать нормативы выносов (или нормативы затрат на формирование 1 тонны урожая) полученных в результате проведения агрохимических исследований. Эти нормативы уже привязаны к определенным агроценозам и их использование в расчетах доз удобрений более корректно. В наших исследованиях нормативы выноса N, Р2О5 и К20 в значительной степени зависели от внесения удобрений. С применением удобрений увеличивался вынос элементов питания единицей урожая. Так, в опытах с озимой пшеницей в СХПК «Чегем» (1985-1987гг.) нормативы затрат N, Р2О5 и К2О на формирование 1 тонны зерна и соответствующего количества соломы составили в варианте, где удобрения не применялись, 23, 7 и 15 кг соответственно. Внесение удобрений повышало вынос азота единицей урожая до 29, фосфора-до 10, а калия до 17 кг (таблица 51). В другом полевом опыте, с озимой пшеницей, проводившемся там же в СХПК «Чегем» (1999-2001) в контрольном (без удобрения) варианте нормативы затрат питательных веществ на создания урожая были также наименьшими: 24 кг азота, 7кг фосфора и 15кг калия на 1 тонн зерна с соответствующим количеством соломы (таблица 52).
Использование азотного удобрения в дозе 60 кг повышало нормативный вынос элемента на 1-2 кг, а внесение Ngo и N20 приводило к увеличению данного показателя на 3 кг по сравнению с контролем. При удобрении нормативы затрат фосфора повышались относительно контроля на 3 кг, а нормативы затрат калия практически не менялись. Так же увеличено норматив затрат основных питательных веществ на формирование урожая зерна пшеницы в результате последействия удобрений (таблица 53).
