Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. История вопроса 7
Глава 2. Условия и методика проведения исследований 18
2.1. Климатипочвы 18
2.2. Погодные условия 23
2.3. Методика проведения исследований 29
Глава 3. Влияние длительного применения минеральных и органических удобрений на плодородие чернозема южного 32
3.1. Гумус почвы 32
3.2. Содержание валовых форм питательных веществ 51
3.3. Пищевой режим почвы 53
3.4. Биологическая активность 72
Глава 4. Вынос и баланс питательных веществ 80
4.1. Химический состав растений 80
4.2. Накопление растениями надземной биомассы 86
4.3. Вынос элементов питания 87
4.4. Баланс питательных веществ 94
Глава 5. Влияние органических и органо-минеральных удобрений на продуктивность севооборота, урожай и качество зерновых культур 102
5.1. Урожайность культур севооборота 102
5.2. Качество урожая 113
Глава 6. Экономическая оценка изучаемых систем удобрений 118
Выводы и предложения производству 126
Список литературы 129
Приложения 154
- Погодные условия
- Содержание валовых форм питательных веществ
- Накопление растениями надземной биомассы
- Качество урожая
Введение к работе
Актуальность темы. Органические и органо-минеральные системы удобрений являются эффективным средством улучшения плодородия почв и повышения урожайности сельскохозяйственных культур. Их положительная роль доказана во всех почвенно-климатических условиях (Панников и Минеев, 1977; Лыков, 1995; Минеев и Шевцова, 1998; Орлов и др. 2002).
Отчуждение из почвы питательных веществ в процессе ее сельскохозяйственного использования, разрушительное действие эрозионных процессов и других негативных антропогенных факторов привели к значительному снижению уровня почвенного плодородия. На современном этапе развития земледелия в степных регионах страны это стало одной из главных причин снижения урожаев и неустойчивого по годам производства растениеводческой продукции.
Вместе с тем, как показывают результаты ранее выполненных исследований на черноземных почвах Украины, ЦЧО и Северного Кавказа, эффективность органических и органо-минеральных удобрений существенно изменяется в зависимости от продолжительности их действия. Выяснить этот вопрос, очень важный как в теоретическом, так и практическом аспектах, можно только в длительных стационарных опытах. Недостаточность, а по многим вопросам и полное отсутствие таких работ в зоне черноземных почв Поволжья и определяют актуальность выбранного нами направления исследований.
Цель исследований: изучить влияние длительного применения органических и органо-минеральных удобрений на основные показатели плодородия чернозема южного и определить оптимальные их дозы для четвертой ротации зернопарового севооборота.
Задачи исследований: определить влияние органических и органо-минеральных удобрений на содержание гумуса и его групповой состав;
изучить динамику валовых и доступных форм питательных веществ в условиях длительного применения органических и органо-минеральных удобрений;
выявить влияние органических и органо-минеральных удобрений на биологическую активность почвы;
установить размеры выноса питательных веществ в зернопаровом севообороте и определить оптимальный баланс элементов питания и уровень их возврата на почвах со средней обеспеченностью азотом и фосфором;
, определить влияние органических и органо-минеральных удобрений на
продуктивность культур зернопарового севооборота и качество урожая;
дать экономическую оценку изучаемым вариантам удобрений.
Научная новизна. Впервые на черноземах степного Поволжья в стационарных условиях изучено изменение агрохимических и биологических свойств почвы после 24-летнего применения органических и органо-минеральных удобрений. Получены новые сведения о балансе гумуса, запасах валовых форм питательных веществ и динамике подвижных форм
і элементов питания в условиях длительного применения удобрений.
Уточнены размеры выноса питательных веществ и рассчитаны их балансы. Выявлены отзывчивость культур зернопарового севооборота на органические и органо-минеральные удобрения и определены уровни их продуктивности.
Практическая значимость. Дано научное обоснование
оптимальным дозам органических и органо-минеральных удобрений для зернопаровых севооборотов, которые обеспечивают положительный баланс гумуса и позволяют повысить на южных черноземах степного Поволжья урожайность озимой пшеницы по чистым парам на 0,57 т/га, яровой
пшеницы - 0,82 т/га, проса - 1,80 т/га, ячменя - 1,34 т/га. Полученные
результаты представляют интерес для хозяйств различных форм собственности, работающих в зоне степей, а так же для проектных организаций, занимающихся агрохимическим обслуживанием.
5 Основные положения, выносимые на защиту:
Длительное применение органо-минеральных удобрений (40 т/га навоза +
N180P60 в сумме за ротацию) позволило получить положительный баланс
гумуса в зернопаровом севообороте.
Внесение соломы совместно с минеральными удобрениями (2,5 т/га соломы + N220P100 в сумме за ротацию) не обеспечило положительного баланса гумуса.
Максимальную прибавку урожая на черноземе южном при средней обеспеченности азотом и фосфором обеспечивает применение органо-
; минеральных удобрений в дозе 6,7 т навоза + N30P10 на 1 га
севооборотной площади.
Апробация работы. Основные положения диссертации
докладывались и обсуждались на ежегодных совещаниях технологического центра ГНУ НИИСХ Юго - Востока (Саратов, 2000-2005 гг.), ежегодных научных конференциях профессорско - преподавательского состава СГАУ им. Н.И. Вавилова (Саратов, 2004 - 2006 гг.) Всероссийской научной конференции «Вавиловские чтения - 2003» (Саратов 2003 г.),
^ международной научной конференции «Повышение устойчивости
биоресурсов на адаптивно - ландшафтной основе» (Оренбург, 2003 г.), Международной научной конференции по использованию органических удобрений и биоресурсов в ландшафтном земледелии (Владимир, 2004 г.), на Всероссийских «Докучаевских молодежных чтениях» (Санкт - Петербург, 2004 г.).
Реализация результатов исследований. Внедрение научных разработок осуществлялось в экспериментальном хозяйстве ГНУ НИИСХ Юго-Востока на площади 50 га. Внесение на 1 га севооборотной площади 6,7
* т навоза + N30P10 позволило получить дополнительный доход 2200 руб./га (в
ценах 2006 года).
Публикации. По теме диссертации опубликовано 7 научных работ, в том числе одна - в реферируемом журнале.
>
Степень личного участия. Автор проводил свои исследования в стационарном опыте, заложенном в 1982 г. проф. Чуб МЛ. и ее сотрудниками. Результаты за первую ротацию этого опыта изложены в диссертационной работе Е.Н. Островской (1992 г.). Исследования во второй и третьей ротациях осуществляли проф. М.П. Чуб и ее сотрудники. Автор выполнял свою работу в четвертой ротации севооборота с 2000 по 2006 гг. Для обоснования своих выводов соискатель использовал в качестве исходных данных опубликованные результаты предыдущих исследований названных выше авторов. Работы по закладке опытов, проведению наблюдений и исследований, анализу и интерпретации полученных данных соискателем выполнялись лично.
Автор выражает глубокую признательность всем научным сотрудникам ГНУ НИИСХ Юго-Востока, оказавшим ему помощь при проведении экспериментов.
Погодные условия
За период исследований с 2000 по 2005 гг. погодные условия существенно различались (табл. 3 и 4) В 2000 г. условия увлажнения были более или менее благоприятны для роста и развития сельскохозяйственных растений. В январе и феврале 2000 г. осадков выпало 51,0 мм и 32,1мм, что выше нормы соответственно на 19,0 мм и 6,1 мм. За весенний период выпало 139,6 мм осадков, что на 139,6 % выше нормы. Причем в марте этого года выпало осадков почти в 2 раза больше (51,4 мм против 28,0 мм), отклонение от среднемноголетних данных составило 23,4 мм. В период летней вегетации культур наблюдались значительные колебания в количестве выпавших осадков. Так в июне выпала тройная норма осадков (128,4 мм), что составило 285 % от среднемноголетних. В июле зафиксировано 61,8 мм осадков, здесь наблюдалось незначительное отклонение от нормы. В августе дождей выпало меньше обычного на 33,2 мм. В первый месяц осени наблюдалось значительное отклонение от среднемноголетних значений, 131,3 мм против 39,0 мм. За октябрь и ноябрь выпало меньше осадков по сравнению со среднемноголетними наблюдениями, отклонение составили соответственно 16,3 мм и 19,7 мм. В декабре зафиксировано незначительное повышение, 48,0 мм против 36,0 мм, отклонение от нормы составило 12,0 мм. Зимний период 2000 года характеризовался высокой температурой воздуха, нетипичной для данного региона. Так, наиболее теплым месяцем был февраль, когда температура составила всего -3,2 С, что выше нормы на 8,2 С. Весна выдалась холодной. Так, в мае температура в среднем оказалась ниже нормы на 3,6 С. В летние месяцы она составила соответственно в июне, июле, и августе: 18,8 С; 22,6 С и 21,1 С. Эти значения немного выше среднемноголетних величин, но не значительно. 2001 год характеризовался резким отличием в количестве выпавших осадков от среднемноголетних значений. В январе, феврале и марте выпало большое количество осадков: 31,8 мм; 49,5 мм и 58,3 мм соответственно. На апрель пришлось 11,7 мм выпавших осадков, что намного ниже среднемноголетних значений. Для мая и июня характерно повышенное количество осадков.
В мае их выпало на 29,9 мм больше нормы. В июле зафиксировано 9,9 мм, это на 41,1 мм меньше среднемноголетнего значения. Август по количеству выпавших осадков практически не отличался от нормы (47,2 мм). В период с сентября по декабрь наблюдалось значительное превышение количества выпавших осадков над среднемноголетними значениями. В ноябре зафиксировано максимальное отклонение от нормы: 45,5 мм. Зима 2001 года была теплой, об этом свидетельствуют отклонения в температуре. Январь был теплее обычного на 7,7 С, а в феврале наблюдалось некоторое снижение температуры до -6,2 С. В марте температура воздуха была близкой к нулевой и составила -0,3 С. В период с апреля по июль зафиксировано увеличение температуры, апрель отличался от нормы на +5,3 С, а май и июнь практически соответствовали норме. На июль пришлась максимальная температура лета 2001 года +24,7 С, хотя отклонение от нормы составило всего +3,3 С. Начиная с августа, наблюдалось снижение температуры, которое было равномерным. Первые заморозки наблюдались в середине октября. Отрицательные температуры окончательно установились в ноябре (табл. 1). 2002 год тоже отличался от среднемноголетних значений количеством выпавших осадков. Январь характеризовался меньшим количеством осадков. Февраль и март практически соответствовали норме. Для апреля характерно значительное увеличение количества осадков - 52,7 мм, отклонение составило 23,7 мм. В период с мая по август зафиксировано уменьшение количества выпавших осадков. На май пришлось меньше всего осадков -10,9 мм, при норме 43,0 мм. Сентябрь отличался от нормы не значительно, выпало 41,0 мм осадков, это на 2,0 мм больше среднемноголетних значений. В октябре и ноябре наблюдалось значительное увеличение количества выпавших осадков. На ноябрь пришлось наибольшее отклонение от среднемноголетнего значения, выпало 73,0 мм, что выше нормы на 36,0 мм. Декабрь практически соответствовал норме. Зимние месяцы 2002 года, как и в предыдущие годы исследований, были не благоприятны (отклонения в январе составило +5,8 С, в феврале + 10,8 С). В период с марта по июнь наблюдалось постепенное увеличение температуры, в июне +18,9 С. Самый жаркий месяц 2002 года - июль (+24,9 С). В августе началось снижение температуры воздуха, окончательный переход через 0 С зафиксирован в ноябре. Декабрь оказался самым холодным месяцем, средняя температура -15,0 С, это ниже среднемноголетних значений на 6,7 С. В январе 2003 года выпала двойная норма осадков: 60,6 мм, при норме 32,0 мм. В феврале и марте зафиксировано снижение количества выпавших осадков, причем в марте отклонение от нормы составило 17,6 мм. Для апреля характерно незначительное отклонение от среднемноголетних значений. Май 2003 года выдался сухой, осадков выпало в 2 раза меньше. В июне зафиксировано значительное увеличение количества выпавших осадков, при норме 45,0 мм их выпало 103,8 мм. Июль, как и июнь, был богат на дожди, а в августе наблюдалось некоторое отклонение от нормы (30,8 мм, при норме 44,0 мм). Осень выдалось дождливая, отклонения от среднемноголетних значений по месяцам составили соответственно: 24,5 мм; 41,6 мм; 3,2 мм. В декабре осадков было 41,6 мм, что ниже нормы на 10,7 мм. Январь и февраль 2003 года оказались морозными, хотя и несколько теплее, по сравнению со среднемноголетними (отклонения соответственно: +3,5 С; +0,8 С). Март наоборот был несколько холоднее -6,0 С, при норме -4,8 С. С апреля по октябрь держалась теплая погода, отклонения от среднемноголетних значений были незначительные. В ноябре и декабре стояла теплая погода не характерная для нашего региона.
При норме -8,3 С, в декабре было -2,8 С, отклонение составило +5,5 С. 2004 год был богат на осадки, практически во все месяцы года наблюдалось превышение нормы. Только июнь и август были менее дождливыми, при норме 45,0 мм в июне их выпало 31,4 мм, отклонение от нормы в августе составило 37,8 мм. Зима 2004 года выдалась холодной, отклонения от нормы были в пределах +4,0 С - +5,0 С. Первый месяц весны был теплым, отклонения от среднемноголетних значений составили +6,5 С. Апрель и май практически соответствовали норме. Лето 2004 года выдалось теплым, отклонения от среднемноголетних данных были минимальными. С сентября по ноябрь держалась теплая погода. В основном 2004 год соответствовал среднемноголетним значениям. В 2005 году, как и предыдущем, количество осадков превышало значительно норму в феврале месяце на 18,6 мм. В январе осадков было ниже нормы на 12,1 мм. Весной самый благоприятный месяц март (49,8 мм), в дальнейшем постепенно количество осадков снижалось. В летний период июль и август были неблагоприятными, осадков выпало ниже нормы 31,2 и 22,2 мм соответственно. Осень сложилась крайне засушливой, и это отрицательно сказалось на начальном развитии озимых культур. В 2005 году температура воздуха в зимние месяцы не превышала -9,4С, в феврале месяце. Зимний период оказался теплее среднемноголетних данных на 3,9С. В весенние месяцы отмечены незначительные отклонения от средних значений. Летом температура воздуха имела некоторые колебания и практически соответствовала средним показателям. Из всех осенних месяцев самый теплый оказался сентябрь, температура в этом месяце превышала норму на 5,0С. Таким образом, опыты проводились в типичных для данной зоны погодных условиях.
Содержание валовых форм питательных веществ
Воздействие человека на почву в процессе сельскохозяйственного использования изменяет ее питательный режим. Проблема азота - одна из важнейших в земледелии. Согласно имеющимся данным и результатам многих исследований, распашка и обычное сельскохозяйственное использование почв приводят к значительному снижению содержания общего азота, окультуривание повышает его. Мнения исследователей об изменении в содержании подвижных и труднодоступных (негидролизуемых) соединений азота не всегда сходны (Авдонин Н.С., 1935; Чесняк Г.Я., 1965; Щербакова В.А., 1968; Королева Н.С., 1972; Болотина Н.И., 1976, и др.). По сведениям В. Д. Мухи (1998) содержание подвижных соединений азота (легкогидролизуемого и нитратного) под воздействием сельскохозяйственных культур существенно увеличивается по всему профилю почвы. Это связано главным образом с резким усилением процессов микробиологической трансформации азотсодержащих соединений и применением удобрений. Общая закономерность азотного режима главнейших зональных типов почв - снижение валового количества азота и относительное увеличение его подвижных форм при распашке и обычном сельскохозяйственном использовании. Однако эти закономерности проявляются неодинаково в разных типах почв, отражая зональные особенности развития культурного почвообразования. (Турчин Ф.В., 1966). Накопление общего и негидролизуемого азота при окультуривании отдельных почв может происходить более интенсивно, чем увеличение содержания его подвижных форм. Характер изменения валового содержания азота в пахотных почвах зависит прежде всего от их сельскохозяйственного использования, а характер изменения степени подвижности азота - от климатических условий зоны и генетических особенностей почвы. (Минеев В.Г., 1989). Отсутствие существенного увеличения степени подвижности азота, а в некоторых случаях даже ее снижение, наблюдаемое при окультуривании (по сравнению с обычно используемыми пахотными почвами), указывает на необходимость регулирования азотного питания растений не только внесением азотных удобрений. Значительное увеличение количества доступного азота и постоянное поддержание его запасов на высоком уровне при помощи внесения минеральных азотных удобрений связано с вероятностью больших потерь этого элемента.
Поэтому при увеличении азотного фонда особое внимание следует уделять органическим удобрениям, поддержанию оптимальной гумусированности почвы, а при повышении доступности азота - усилению биохимической трансформации азотсодержащих органических соединений. Повышение степени подвижности азота при значительном накоплении его общих запасов - один из основных показателей культурного почвообразования, которое может быть достигнуто разносторонним комплексным воздействием на почву. (Кореньков Д.А., 1989; Лаврова И.А., 1991). Определение особенностей азотного режима различных почв и его изменений под воздействием сельскохозяйственного использования требует не только знания валового количества и содержания подвижных форм этого элемента, но и учета происходящих в почве процессов накопления азота или его потерь, мобилизации азота в подвижные соединения или иммобилизации. Сельскохозяйственное использование значительно изменяет содержание и соотношение различных соединений фосфора в почвах (Ониани В.П., 1974; Гинзбург В.Е., Артамонова М.И., Краснова И.С., Мацкевич В.В., 1976; Носко Б.С., 1982, и др.) Исследования В. Д. Мухи (1998) показали, что характер изменения общего содержания и подвижности фосфора в почвенном профиле при распашке и обычном сельскохозяйственном использовании во многом зависит от генетических особенностей почвы и климатических условий зоны. Окультуривание сглаживает эти различия, способствуя увеличению валовых запасов и подвижности фосфора во всех изучаемых типах почв, а также перераспределению и некоторому выравниванию содержания фосфора по почвенному профилю. Согласно его данных, в дерново-подзолистых почвах обычное сельскохозяйственное использование обуславливает незначительное снижение валового содержания подвижных соединений и степени подвижности фосфора в пахотном горизонте, а также заметное их увеличение в глубь лежащем горизонте. Окультуривание почв приводит к существенному повышению общего содержания и подвижности фосфора по всему профилю с максимумами в пахотном горизонте. Более значительное уменьшение валового количества фосфора при повышении содержания подвижных его соединений и степени подвижности отмечено при распашке светло-серой лесной почвы. В черноземе типичном и в темно-каштановой слабосолонцеватой почве сельскохозяйственное использование не уменьшает общее содержание и подвижность соединений фосфора в пахотном горизонте, а наоборот, их количество несколько возрастает, но при этом в переходных горизонтах чернозема валовые запасы фосфора понижаются. При окультуривании общее содержание, количество подвижных соединений и степень подвижности фосфора значительно возрастают по всему профилю чернозема и темно-каштановой почвы с максимумом в пахотном горизонте (В. Д. Муха, 1995, стр 49). Таким образом, распашка и обычное сельскохозяйственное использование усиливают генетические различия между главнейшими типами почв по содержанию и подвижности фосфора, отражая климатические условия зоны и особенности самой почвы. Окультуривание способствует устранению этих различий, обуславливая существенное повышение валовых запасов и степени подвижности фосфора, особенно в I пахотных горизонтах. Как показали исследования Гедройца К.К. (1931), Пчелкина В.У. (1956), Петербургского А.В. (1965), Мухи В. Д. и других, сельскохозяйственное использование почв существенно влияет на содержание различных форм калия, причем наиболее значительно изменяется количество труднодоступного, необменного калия. При обычном сельскохозяйственном использовании отмечают незначительное уменьшение количества валового и обменного калия в верхних горизонтах исследуемых почв и существенное снижение содержания труднодоступного, необменного калия. Окультуривание почв приводит к значительному увеличению труднодоступного калия, менее существенно - обменного и валового.
В калийном режиме пахотных почв решающее значение приобретает взаимосвязь между необменным и обменным калием. (Возбуцкая А.Е., 1968). Таким образом, под воздействием культурного почвообразования в пахотных почвах складывается своеобразный питательный режим, отличный от питательного режима целинных аналогов и сближающий окультуренные почвы различных типов почвообразования. В условиях нашего стационарного опыта за последние три ротации шестипольного севооборота в неудобренной почве происходило снижение валового азота - на 0,007 % в первую, на 0,44 % за период второй ротации от исходного значения (табл. 8). На фоне различных систем удобрений этот процесс замедлялся. Применение 40 т/га навоза (вар. 2) на накопление валового азота за первую ротацию оказало отрицательное влияние, потеря составила 0,002 % по сравнению с контрольным вариантом, за вторую ротацию эта тенденция сохранилась, хотя потеря на контроле была заметно выше по сравнению с исходным значением. Совместное использование органических и минеральных удобрений к концу второй ротации имело положительное влияние на процесс накопления валового азота, его содержание по сравнению с контролем увеличилось до 0,221 % (вар. 3 и 4) против 0,204 %. Использование одних минеральных удобрений также повлияло на накопление валового азота, но не значительно. Заметное влияние на содержание валовых форм азота оказал вариант, где применялась солома с минеральными туками (вар. 6). Здесь его увеличение за две ротации составило 0,022 % по сравнению с неудобренными делянками, но все же к концу четвертой ротации его содержание не достигло исходного значения. Пополнение запасов валовых форм фосфора за период опыта было не значительным. Здесь отмечалось его увеличение практически на всех вариантах в первой ротации, причем наибольшее его накопление отмечено на варианте с соломой в дозе 2,5 т/га совместно с минеральными удобрениями (0,169 %, против 0,149 % исходного показателя). В последующих ротациях наблюдалось снижение валового фосфора на всех вариантах опыта по отношению к исходному значению 1987 г.. Но имеет место его увеличение по сравнению с контролем. Наибольшее накопление валового фосфора во вторую ротацию отмечалось на варианте с органическими удобрениями (вар. 2). К концу четвертой ротации опыта наблюдается некоторое снижение валовых форм калия. Таким образом, зафиксировано на всех вариантах снижение содержания валовых форм азота. На контроле это обусловлено минерализацией гумуса и потреблением азота зерновыми культурами и почвенными микроорганизмами. На удобренных делянках помимо выноса азота с урожаем может иметь место, отмечаемое в литературе явление усиления минерализации гумуса под влиянием удобрений, в первую очередь, г минеральных. Безусловно, нельзя сбрасывать со счетов и глобальные изменения климата: в последние годы в зоне степей удлинился безморозный период и увеличилась норма осадков, выпадающих в теплую половину года. Эти два фактора способны активизировать микробиологические процессы в почвах, в том числе и минерализацию запасов органического азота. Изменения в содержании фосфора вызваны не только его отчуждением с урожаем культур зернопарового севооборота. На удобренных делянках помимо этого происходят и процессы превышения и перехода различных групп фосфора из одного состояния в другое. Относительно снижения содержания в почве запасов валового калия можно предположить, что эти процессы не являются необратимыми ввиду
Накопление растениями надземной биомассы
Общая биомасса озимой пшеницы на контрольном варианте составила 5,79 т/га (табл. 18). Наибольший прирост биомассы этой культуры отмечен на втором варианте (навоз 40 т/га) - 7,94 т/га, наименьший на третьем (навоз 20 т/га + N180P60) - 5,11 т/га. Во втором поле севооборота наибольшее влияние на увеличение биомассы яровой пшеницы оказали четвертый и пятый варианты - 4,67 и 4,60 т/га соответственно, что в среднем на 1,5 т больше исходного значения. Из всех культур севооборота самые большие приросты биомассы на удобренных вариантах были зафиксированы на просе. Так, на вариантах с органо-минеральными удобрениями (варианты 3, 4 и 6) прирост биологического урожая был на 3,5 т/га больше, чем на контроле. Основная причина этого факта - биологические особенности культуры. Как и на предшествующих культурах, на яровой пшенице в пятом поле севооборота, удобренные варианты значительно превосходили контроль по величине надземной биомассы. Наименьшая прибавка в 1,05 т/га была достигнута от применения 40 т/га навоза (вар. 2). На ячмене максимальный прирост биомассы зафиксирован на варианте с одними минеральными удобрениями, и он составил 5,86 т/га, против 2,52 т/га на контроле. Подсчет суммы надземной биомассы за третью ротацию видно показал, что удобренные растения довольно ощутимо превысили результаты, полученные на контрольном варианте. Наибольшие прибавки надземной биомассы по сравнению с контролем отмечены на четвертом и пятом вариантах и составили 33,81 и 32,63 т/га, против 22,60 т/га на контрольном варианте. Определение выноса элементов питания сельскохозяйственными культурами необходимо для обоснования оптимальных видов и доз удобрений и прогнозирования изменения уровня почвенного плодородия.
Эти вопросы находились в центре внимания таких ученых, как Д. Н. Прянишников, А. В. Соколов, П. Г. Найдин, А. В. Петербургский, В. И. Никитишен, Ю. К. Кудзин, М. П. Чуб и много других. Все названные авторы единодушно отмечали, что размер выноса питательных веществ зависит от вида растений, почвенно-климатических условий, количества вносимых удобрений и условий их применения. По данным А. А. Прошлякова и А. А. Бубнова (1971) расход NPK на 1 ц зерна ячменя (с отвечающим ему весом соломы) в условиях дерново-подзолистой легкосуглинистой почвы Белоруссии (кг): N 2,03 - 3,82; Р2О5 1,18 - 1,50; КгО 1,24 - 2,28. Выяснено, что расход несколько уменьшается для фосфора и увеличивается для калия с ростом урожаев этой культуры. Для торфяно-болотной почвы И. С. Лупинович и 3. А. Хапкина (1970) нашли, что вынос азота и калия зерновыми культурами колеблется по годам, но вынос фосфора отличается стабильностью. Согласно исследований, проводимых В. А. Деминым и др., в Ярославской области на 8-польном стационарном опыте, с ростом насыщенности севооборота удобрениями вынос элементов питания на 1 т основной продукции с учетом побочной максимально увеличивался: азота на 18, фосфора на 16 и калия на 18 %. В нашей работе приведены данные по выносу азота, фосфора и калия культурами зернопарового севооборота. Азот. Использование различных систем удобрений способствовало увеличению выноса данного элемента по сравнению с контролем. Причем, вынос его на удобренных вариантах возрастал как с основной, так и с побочной продукцией (табл. 19). Наибольший вынос азота на озимой пшенице отмечен на пятом варианте (солома 2,5 т/га + N220P100) и составил 79,0 кг/га (табл. 4), причем вынос этого элемента с соломой был на 8,6 кг/га больше выноса с зерном (35,2 кг/га). Максимальный вынос азота с зерном озимой пшеницы зафиксирован на четвертом варианте (навоз 40 т/га +N180P60) - 44,7 кг/га Как и на озимой пшенице, вынос азота на удобренных делянках яровой пшеницы был выше контрольного значения. Причем вынос с зерном оказался в 3 - 4 раза больше, чем вынос с соломой.
Наибольшее отчуждение азота зафиксировано на варианте навоз 40 т/га + N180P60 и составила 46,6 кг/га. Необходимо отметить, что на варианте с использованием в качестве удобрения одного навоза вынос азота с соломой был на 0,2 кг/га ниже контроля. Вынос азота с урожаем проса был также значителен. При выносе в 38,8 кг/га на контроле вынос этого элемента на удобренных делянках был в пределах от 50,0 кг/га (вар. 2) до 66,1 кг/га (вар. 4). вариантах был в 1,5 раза больше контрольного варианта. Вынос азота с ячменем, как и на предшествующих культурах, был наибольшим на удобренных вариантах. Фосфор. На удобренных делянках с зерном озимой пшеницы в среднем с поля отчуждалось 15-17 кг/га, это на 1,5 - 2 кг больше, чем на контроле (табл. 20). Наибольший общий вынос (зерно + солома) отмечен на пятом варианте (N220P100) и составил 29,92 кг/га, против 21,94 кг/га на контроле. На контроле в 2002 г яровой пшеницей было вынесено 16,0 кг/га фосфора, на вариантах с одним навозом (40 т/га) и соломой (2,5 т/га) совместно с минеральными удобрениями (N220P100) 17,7 и 17,8 кг/га соответственно. Наибольший вынос фосфора яровой пшеницей отмечен на вариантах, где в качестве фона использовался навоз с различными дозами (20 и 40 т/га) в сочетании с минеральными туками и составил 19,7 и 20,7 кг/га. На пятом варианте (N220P100) вынос фосфора был на 2,5 кг/га больше исходного. t Наибольшее отчуждение фосфора с урожаем проса отмечено на варианте, где в качестве удобрения использовалась солома в дозе 2,5 т/га совместно с минеральными удобрениями, и составило 34,1 кг/га, что на 9,9 кг больше контроля. Вынос фосфора с основной и побочной продукцией в пятом поле севооборота на яровой пшенице, на удобренных делянках был в пределах 25 - 26 кг/га, что выше контрольного варианта на 5 - 6 кг. Общий вынос фосфора ячменем на контрольном варианте составил 18,4кг/га, что почти в два раза меньше, чем на удобренных делянках. Наибольший вынос фосфора зерном 24,6 кг/га зафиксирован на четвертом варианте (навоз 40 т/га + N180P60), соломой - на втором варианте (навоз 40 т/га) 15,9 кг/га.
Качество урожая
Питательная ценность продуктов зависит от количества белка в продукте и от его биологической ценности (количества незаменимых аминокислот и усвояемости, т.е. способности к гидролизу). Белки хлебных злаков перевариваются на 90 %. Фракционный состав белка тесно связан с генетическими особенностями растений. Большое влияние на содержание их фракций и аминокислотный состав оказывают условия питания растений. Из литературных источников известно, что внесение азотных удобрений повышает белковость зерна. Изменение содержания незаменимых аминокислот в зерне зависит не только от применения удобрений, но и от свойств почвы. Закономерность территориальной изменчивости качества пшеницы изучались многими исследователями (Шарапов Н. И., 1954). Показано, что белковитость пшеницы увеличивается при продвижении посевов от северо-запада к юго-востоку. Характер колебаний урожая и качества пшеничного зерна в связи с погодой в одной географической точке исследован не значительно. Отмечено, что погодные условия критических периодов для формирования урожая и разных признаков качества зерна существенно влияют на урожай и свойства пшеницы. Взаимовлияние погодных факторов и комплексное воздействие приемов агротехники на растение создает сложную картину зависимости урожая и качества пшеницы от условий роста. Применение удобрений в определенной степени преодолевает влияние неблагоприятных погодных условий на урожай и качество пшеницы. В отличие от минеральных туков воздействие органо-минеральных и органических удобрений на качество урожая зерновых культур изучено в гораздо меньшей степени (Толстоусов В.П., 1974). Наиболее важным показателем ценности зерна пшеницы является ее химический состав. Из химических соединений к важнейшей составной части зерна в первую очередь следует отнести белок. Белковые вещества при замешивании теста образуют легко отмываемую клейковину, которая обуславливает хлебопекарные качества муки. По результатам исследований Е. Н. Островской (1992 г.) применяемые системы удобрений в первой ротации нашего опыта оказали слабое влияние на качество урожая сельскохозяйственных культур. Накопление белка в зерне озимой пшеницы при использовании различных систем удобрений в четвертой ротации севооборота отмечалось практически на всех вариантах (табл. 35).
Наибольшее содержание «сырого» белка в третьей ротации зафиксировано на пятом варианте - 12,5 %, в четвертой ротации на четвертом - (14,8 %). Меньше всего белка в урожае озимой пшеницы содержалось на контрольном варианте (10,9 %) в третью ротацию и 13,2 в четвертую. Применение одних минеральных удобрений в четвертой ротации не оказало влияния на накопление белка в зерне, его количество было в пределах контроля. В зерне яровой пшеницы максимальное количество накопленного белка зафиксировано на пятом варианте (16,4 % - третья ротация, 14,5 % -четвертая). На варианте без удобрений содержание белка в зерне яровой пшеницы было минимальным в двух ротациях - 13,2 и 12,1 % соответственно. Как и на предшествующей культуре, на просе больше всего белка было получено от применения N220P100 за ротацию. Содержание белка в урожае проса собранного с контрольного варианта было минимальным. Использование одного навоза (40 т/га) в третьей ротации не дало эффекта, здесь содержание белка было на уровне контроля - 7,3 %. В урожае яровой пшеницы, возделываемой в пятом поле севооборота, наибольшее накопление белка за третью ротацию было на четвертом варианте (16,4 %), в четвертую - на втором варианте (11,7 %). Наименьшее накопление белка в третьей ротации было на неудобренном варианте (12.1 %), а в четвертой - на варианте навоз 40 т/га +N180P60 (11.2 %).
На пятом варианте, в третьей ротации в урожае ячменя содержание белка было наибольшим и составляло 14,8 %, в четвертой ротации на шестом варианте (10,0 %). Меньше всего белка в ячмене в третьей ротации накопилось на контроле (13,1 %), в четвертой на варианте навоз 20 т/га + Ш80Р60(9,3%). Снижение содержания белка на органических и органо-минеральных вариантах связано с затуханием действия элементов питания из навоза, при повышении урожая зерна в результате его использования, не всегда улучшается качество сельскохозяйственной продукции. Применяемые системы удобрений повлияли также и на количество содержащейся в зерне клейковины (табл.36). Содержание клейковины в зерне озимой пшеницы на контроле в третьей ротации было в пределах 18,8 %, такое же содержание клейковины было отмечено на втором варианте. В четвертой ротации содержание клейковины в зерне озимой пшеницы увеличилось до 28,7 %, наименьшее количество клейковины здесь содержалось в урожае озимой пшеницы собранного с пятого варианта, и равнялось 27,7 %. Максимальное содержание клейковины в зерне озимой пшеницы за третью и четвертую ротации отмечалось на втором варианте, и соответственно составило 26,0 и 30,7 %.
