Содержание к диссертации
Введение
1. Обзор литературы 7
1.1. Методы расчёта доз удобрений на планируемый урожай и факторы, влияющие на возможность получения планируемого урожая 7
1.2. Урожайность сельскохозяйственных культур в севообороте при различных системах удобрения 20
1.3. Удобрения и качество урожая в севообороте 28
1.4. Вынос питательных веществ, коэффициенты их использования из почвы и удобрений и баланс питательных веществ в севообороте при различных системах удобрения 35
1.5. Действие удобрений на основные агрохимические показатели плодородия почвы 44
1.6. Экономическая эффективность применения удобрений 54
1.7. Экологические аспекты системы удобрения 57
2. Экспериментальная часть 64
2.1. Цель, задачи и методика исследований 64
2.2. Продуктивность полевого севооборота при различных системах удобрения 74
2.3. Влияние возрастающих доз удобрений на качество продукции 100
2.4. Вынос питательных веществ, их хозяйственный баланс в севообороте и коэффициенты использования из почвы и удобрений 111
2.5. Влияние разных систем удобрения на основные агрохимические показатели тёмно-серой лесной почвы 130
2.6. Экономическая эффективность изучаемых систем удобрения 133
Выводы 137
Предложения производству 141
Литература 142
Приложения 164
- Урожайность сельскохозяйственных культур в севообороте при различных системах удобрения
- Действие удобрений на основные агрохимические показатели плодородия почвы
- Продуктивность полевого севооборота при различных системах удобрения
- Влияние разных систем удобрения на основные агрохимические показатели тёмно-серой лесной почвы
Введение к работе
Значение удобрений в увеличении урожайности сельскохозяйственных культур, в преумножении и сохранении плодородия почвы доказано многочисленными опытами и подтверждено практикой мирового земледелия. Получение планируемых урожаев хорошего качества и одновременное регулирование содержания в почве питательных элементов с соблюдением требований охраны окружающей среды обеспечивается применением расчётных доз удобрений. Научно-обоснованное применение удобрений позволяет управлять качеством сельскохозяйственной продукции и предотвращает загрязнение окружающей среды средствами химизации.
Для разработки научных основ применения оптимальных доз удобрений в севооборотах важное значение имеет получение информации о минеральном питании растений, изменении плодородия почв, эффективности удобрений, величине и качестве урожая в условиях длительных стационарных опытов.
Полевые опыты с удобрениями являются основным источником исходной информации для разработки нормативов по их применению. Они отвечают на главные вопросы агрохимии - какие виды удобрений, в каких дозах, когда и каким способом следует вносить, чтобы получить от них наибольшую прибавку урожая при высоком качестве продукции и положительном влиянии на окружающую среду. Разработанные по результатам полевых опытов нормативные материалы используют для планирования применения, определения потребности и распределения удобрений на всех уровнях управления.
В настоящее время из-за недостаточного финансирования число длительных опытов Геосети в России сократилось по сравнению с дореформенным периодом в 2 раза, при этом распределение их по земледельческой территории страны крайне неравномерное. Особенно мало длительных опытов проводится Геосетью в Волго-Вятском, Восточно-
Сибирском и Дальневосточном экономических районах. Не лучшее положение с проведением Геосетью и краткосрочных опытов (Сычев В.Г., Державин Л.М., 2004).
Применение минеральных удобрений - эффективный путь создания оптимальных условий питания растений и положительного баланса биогенных элементов. Минеральные удобрения нельзя рационально использовать без учёта окупаемости урожаем, расхода и поступления питательных веществ, а также глубокого анализа изменения агрохимических свойств почв в процессе их длительного применения.
В настоящее время основным требованием к системе удобрения сельскохозяйственных культур должно быть повышение окупаемости минеральных удобрений, снижение энергетических затрат на их применение и эффективное использование достигнутого потенциала плодородия почв.
Вопросы рационального применения удобрений, обеспечивающих воспроизводство почвенного плодородия и планируемую урожайность сельскохозяйственных культур, приобретают всё большее значение на фоне осложнения общей экономической ситуации, вызванной изменяющимися производственными отношениями. Фактический отказ от программ поддержания плодородия почв, дороговизна агрохимических средств, отсутствие чёткой законодательной базы во взаимоотношениях между товаропроизводителями разных форм собственности в последнее время способствуют появлению малообоснованных рекомендаций, находящихся в противоречии с богатым наследием отечественной агрохимической науки. Всё это привело к возникновению так называемых альтернативных схем, которые усиленно пропагандируются под названием «Экологическое земледелие», и снижению уровня применения удобрений (Окорков В.В., 2000).
Результаты обобщения данных производственных опытов показали, что эффективность удобрений, используемых по рекомендациям агрохимической
службы, повышается на 15-20% и более по сравнению с применением по рекомендациям общего характера, без привязки к конкретным условиям. Дальнейшее совершенствование нормативов для планирования применения удобрений и других средств химизации применительно к почвенно-климатическим зонам каждого региона является важнейшим направлением в работе агрохимической службы в современных условиях и в перспективе. Поэтому полевой опыт и впредь остается основным методом для изучения действия азотных, фосфорных, калийных, серосодержащих, магниевых и микроудобрений, химических мелиорантов на урожай и его качество, разработки нормативов и эколого-токсикологического регламентирования их применения, рациональных доз, сроков и способов внесения (Сычев В.Г., Державин Л.М., 2004).
В связи с вышесказанным основной целью проводимых нами-исследований является оценка эффективности разных систем удобрения на тёмно-серых лесных почвах Владимирского ополья по результатам" длительного стационарного опыта в учхозе «Дружба». Применение метода дифференцированного нормативного баланса для расчёта доз удобрений на. малоизученных в длительных опытах тёмно-серых лесных почвах является актуальным как в теоретическом, так и в практическом плане.
В работе показаны возможности получения высокой продуктивности типичного 8-польного полевого севооборота с хорошим качеством продукции на тёмно-серой лесной почве Ярославской области при разных системах удобрения, рассчитанных методом дифференцированного нормативного баланса; приведены вынос питательных элементов с единицей урожая, коэффициенты их использования из почвы и удобрений и баланс в севообороте в конкретных почвенно-климатических условиях при различной насыщенности удобрениями. Длительность проведения опыта позволила показать изменение агрохимических показателей почвы за 20 лет в
зависимости от системы удобрения. Рассчитана экономическая эффективность изучаемых систем удобрения.
Результаты проведённых исследований могут быть использованы специалистами сельскохозяйственной отрасли для составления научно-обоснованной системы удобрения для хозяйств Центрального района России, а также специалистами агрохимслужбы.
Автор выражает огромную благодарность своему научному руководителю - профессору, доктору сельскохозяйственных наук Дёмину Вадиму Александровичу за неоценимую помощь в проведении эксперимента и написании диссертационной работы, руководству учхоза «Дружба» и, особенно, Сычёву Анатолию Васильевичу, лаборантам и научным сотрудникам кафедры агрономической и биологической химии РГАУ-МСХА им. К.А. Тимирязева, а также студентам, участвующим в проведении опыта.
Урожайность сельскохозяйственных культур в севообороте при различных системах удобрения
Урожайность сельскохозяйственных культур тесно коррелирует с уровнем применения удобрений (Литвинович А. В. и др., 2003). По данным многочисленных полевых опытов влияние на урожайность питательных веществ навоза и минеральных удобрений, внесённых в эквивалентных количествах, практически одинаково (Сапожников Н.А., Корнилов М.Ф., 1969, 1977; Тикавый В.А., Прошляков А.А. 1983; Мальцев В.Т., Мошкарёв В.Н., 2000 и др.).
Однако совместное применение органических и минеральных удобрений имеет ряд преимуществ перед их раздельным внесением. Почва обогащается легкодоступными питательными веществами минеральных удобрений, с навозом в почву поступает некоторое количество Са, Mg и микроэлементов, увеличивается биологическая активность почвы, минеральные удобрения дополняют органические при составлении рациональной системы удобрения (Демин В.А., 1985; Хлыстовский А.Д. и др., 1989; Белоус Н.М., 1992; Траоре И.Б., 1999 и др.).
Имеющиеся данные длительных опытов с удобрениями в севооборотах показывают, что для обеспечения продуктивности в 4,5-6,0 т/га зерн.ед. на дерново-подзолистых и серых лесных почвах Нечерноземной зоны необходимо вносить ежегодно на 1 га 90-120 кг д.в. азота, фосфора и калия на фоне 9-10 т органических удобрений (Минеев В. Г. и др., 1986; Шапошникова И. М. и др., 1993).
Основная часть длительных опытов с удобрениями в севооборотах проведена на дерново-подзолистых почвах среднего и тяжелого механического состава. Значительно меньше исследований по этой теме проведено на серых лесных почвах (Демин В. А., 1985; Яговенко Л. Л., 1996; Минеев В. Г. и др., 2003; Окорков В.В., 2003). В основном такие опыты имеются на Украине, Беларуси, в Сибири, в Предкамье, в Горьковской, Ярославской и некоторых других областях.
На хорошо окультуренной темно-серой лесной среднесуглинистой почве (гумус 5,6%) Красноярского края проводились исследования по комплексной разработке эффективности систем удобрений, рассчитанных методом нормативного баланса (N-52-72%, Р205 62-134%, К2О-38-80% к выносу) в севообороте (однолетние травы, яровая пшеница, картофель, кукуруза). Максимальная продуктивность севооборота составила 58 ц корм.ед., а на неудобренном варианте опыта - 28 ц корм.ед. Окупаемость 1 кг д.в. минеральных удобрений была невысокой — 3,8-4,9 кг корм.ед. (МайбородаН. М., 1986).
На типичной серой лесной тяжелосуглинистой почве с повышенным содержанием фосфора и высоким калия (гумус - 3,6%) наибольший выход зерновых единиц (68 ц) получен в условиях Рязанской области при внесении на 1 га 400 кг д.в.(160Ш80Р60К) минеральных удобрений в 4-х польном севообороте (картофель, ячмень, однолетние травы, озимая пшеница). Однако при этом снижалась окупаемость 1 кг д.в. удобрений (Арнаутова Н.И., Мартынов П. В., 1988).
На темной серой лесной почве с содержанием гумуса 2,6-3,3%, подвижного фосфора - 20-26, обменного калия - 15-18 мг/100 г почвы при совместном внесении навоза и минеральных удобрений прирост урожаев достигает 50-60%. Применение азотных удобрений способствовало более полному использованию фосфорных и калийных удобрений. Максимальный прирост (45-48 ц/га зерн.ед.) достигался при внесении 40 т/га навоза + N360P360K400 или 80 т/га навоза +Ni80Pi8oK2oo (Иванов А. Л., Окорков В. В. и др., 1996). Применение удобрений в дозе N98P63K53, рассчитанных методом дифференцированного нормативного баланса в кормовом севообороте (горох+овес-редька масличная (поукосно), кормовая свекла, подсолнечник (силос), ячмень) на среднеокультуренной темно-серой лесной почве обеспечило в среднем за 5 лет продуктивность севооборота 6,9 т корм.ед.Л га (Демин В. А., Шалов Т.Б., 1997). На темно-серой лесной среднесуглинистой почве Ярославской области со средним содержанием фосфора и высоким калия при применении метода дифференцированного нормативного баланса для расчета норм удобрений в 8-польном полевом севообороте (ячмень, мн.травы 1 т.п., мн.травы 2 т.п., озимая пшеница, картофель, овес, однолетние травы, озимая рожь), в , среднем за 11 лет продуктивность контрольного (без удобрений) варианта севооборота составила 3,0 т корм, ед./га., что говорит о высоком естественном плодородии данной почвы. При внесении на 1 га 88 кг д.в. минеральных удобрений получена прибавка на 0,9 т корм, ед., применение еще 122 кг д.в. минеральных удобрений и навоза (10 т на 1 га севооборота) дало дополнительно 0,8 т корм. ед./га. Дальнейшее увеличение норм вносимых удобрений на 76 кг д.в. повысило продуктивность еще на 0,5 т, что составило в итоге 5,2 т корм. ед./га, не достигнув при этом своего предела. Окупаемость 1 кг д.в. удобрений закономерно снижалась по вариантам с 10,2 до 7,7 корм, ед., оставаясь на довольно высоком уровне (Свиридов Д. А., 1997). В опытах В.Т. Мальцева и В.Н. Мошкарёва (2000) в среднем за четыре ротации севооборота (26 лет) систематическое применение минеральных удобрений и навоза в дозах до N60P60K40 на тёмно-серой лесной почве повышало продуктивность пятипольного севооборота на 11-38 %. Из изученных систем удобрения в севообороте с учётом действия и последействия наиболее продуктивными были внесение NPK в дозе, эквивалентной 60 т/га навоза, сочетание половинных к этому варианту доз навоза и NPK, NPK по выносу элементов питания: прибавки составляли 43,8-49,7 ц/га к.е. при валовом сборе на контрольном варианте 130,4 ц/га к.е.
На серой лесной почве Владимирского ополья в 8-польном севообороте одинарная доза полного минерального удобрения N42P42K45 обеспечивало ежегодное повышение урожайности возделываемых культур с 30,8 до 37,2 ц/га з.е., двойная доза его (N80P85K90) — до 39,6 ц/га з.е., а сочетание их с 40-80 т/га подстилочного навоза, внесённого в паровом поле, - ещё на 2,0-2,9 ц/га з.е. За счёт применения органических и минеральных удобрений возрастала на 38 %, а сбор сырого белка - на 39 %. От минеральных удобрений эти показатели повысились соответственно на 21-29 и 14-30 %. Окупаемость 1 кг д.в. удобрений одинарной дозы NPK составляла 5,3 кг з.е., при сочетании NPK с подстилочным навозом — 4,1-4,8 кг з.е., двойной дозы NPK - 4,1 кг з.е., навоза 3,1-4,6 кг з.е., при применении фосфорно-калийных удобрений - 2,1 и их сочетании с навозом - 2,0-2,1 кг з.е. (Окорков В.В., 2000).
Действие удобрений на основные агрохимические показатели плодородия почвы
Оценка динамики изменения качественных показателей земель, а также итогов выполнения Федеральной целевой программы «Повышение плодородия почв России» в 1992-2000 гг. свидетельствуют о нарастании темпов деградации земель. Продолжается сокращение общей площади пашни, увеличивается отрицательный баланс элементов питания и органического вещества. За последние 10 лет объёмы внесения органических удобрений, сохраняющих плодородие земель, снизились в 8 раз, а поступление питательных веществ с органическими удобрениями - с 43 до 6 кг/га (Еськов А.И., Лукин СМ., 2002).
К одним из наиболее важных показателей, характеризующих плодородие почв и определяющих величину урожая, относятся реакция почвы, содержание в ней общего гумуса, подвижных форм фосфора и калия (Сычев В.Г., Державин Л.М., 2004). По данным В.Н. Ефимова и А.И. Иванова (2001) интенсивное использование окультуренных почв Нечернозёмной зоны России без применения удобрений приводило к ежегодному снижению рНксі на 0,03, содержания гумуса на 0,02%, легкогидролизуемого азота на 2,7 мг/кг, подвижного фосфора на 1 мг/кг, калия на 1,7 мг/кг.
Оптимальная система применения удобрений предполагает не только эффективное влияние на повышение продуктивности и качества сельскохозяйственных культур, но и положительное воздействие на плодородие почв и баланс элементов питания (Гамзиков Г. П., Барсуков П. А., 2001). Систематическое длительное применение минеральных и органических удобрений оказывает всестороннее влияние на процесс почвообразования, обуславливает изменение агрохимических, физико-химических и биологических свойств почв по всему профилю, но особенно в пахотном слое (Давлятшин И. Д. и др., 2001; Гамзиков Г. П., Барсуков П. А., 2001).
Интегральным показателем плодородия почв является содержание гумуса (Шевцова Л.К., 1988). Содержание гумуса в почве — один из главных показателей оценки ее плодородия. Органическое вещество - это прежде всего источник питательных веществ, переходящих в доступную для растений форму по мере его минерализации (Ansorge А.Н., 1966; Кук Дж. У., 1970; Лыков A.M., 1985; Кудеяров В.А., Кузнецова Т.В., 1996 и др.). Состояние органического вещества обуславливает многие показатели как потенциального, так и эффективного плодородия почв (Ганжара Н. Ф., 2003), а также физико-химические свойства почвы (Тюрин И.В., 1965; Кононова М.М., 1984; Фокин А.Д., 1989 и др.), водно-физические, технологические, фитосанитарные ее свойства (Лыков A.M., 1982; Сдобников С.С., 1985) и жизнедеятельность микрофлоры (Мишустин Е.Н., 1972; Sakamoto К. et al., 1990).
Для серых лесных почв в силу природных особенностей их генезиса характерна, по сравнению с чернозёмами, сравнительно небольшая мощность гумусового горизонта (25-35 см) и малая его гумусированность (2,3-3,3%), слабо выраженный процесс накопления поглощенных оснований в верхней части гумусового горизонта (10-15 мг-экв) и кислая реакция верхней части профиля (Урусевская И.С., 1972; В.В. Окорков, А.И. Курбатов, 1999).
Современное земледелие с повышенной интенсивностью механической обработки почвы, уменьшением внесения органических и минеральных удобрений, а также сокращение в структуре посевных площадей многолетних бобовых трав и промежуточных культур на зелёное удобрение создают условия для усиления минерализации растительных остатков, ухудшения процессов гумификации и снижения запасов гумуса (Бомба М. Я. и др., 2002).
Основным источником воспроизводства гумуса служат органические удобрения и растительные остатки (Cooke G.W., 1976; Лыков A.M., Черников В.А., 1978; Oberlander Н.Е., 1979; Zwanzing С, 1981; Минеев В.Г., 1990 и др.), от последних восстанавливается примерно 60 % потерь, а остальные 40 % должны компенсироваться за счёт органических удобрений. Удобрения определяют не только запас гумуса в почве, но и состав новообразованных гумусовых веществ, энергетический потенциал почвы, оказывают комплексное воздействие на все факторы почвенного плодородия (Ковалёв Н. Г., 2000).
С повышением содержания гумуса улучшаются водно-физические свойства почвы, а при усилении его минерализации заметно пополняются запасы элементов питания. Для получения бездефицитного баланса гумуса на суглинистых и глинистых серых лесных почвах необходимо вносить на севооборотные площади ежегодно около 8-9 т/га навоза с обязательным возделыванием многолетних трав (Мельцаев И.Г., Борин А.А., 2004).
В опытах В.Т. Мальцева и В.Н. Мошкарёва за 26 лет (4 ротации севооборота) без применения удобрений в тёмно-серой лесной почве содержание гумуса и общего азота уменьшалось соответственно на 7,5 % (16 т/га) и 10 % (0,9 т/га). Применение навоза из расчёта 8,5 т/га в год повышало содержание гумуса, а применение азотных удобрений стабилизировало его. Длительное применение органических удобрений на тёмно-серой лесной почве способствовало увеличению содержания гумуса, гуминовых кислот, их оптической плотности, снижению содержания фульвокислот и расширению отношения Сгк : СфК (Филон И.Н., Шеларь И.А., 2000). Это подтверждается работами и других учёных, проведённых на серых лесных (Донских И.Н., Воропаева Е.В., 2000) и дерново-подзолистых почвах (Литвинович А.В. и др., 2003). Наибольшее накопление гумуса в сравнении с контрольным вариантом обеспечивало совместное применение органических и минеральных удобрений (Донских И.Н., Воропаева Е.В., 2000).
По данным многих учёных (Минеев В.Г. и др., 1978; Демин В.А., Правда И.И., 1983; Лапа В.В.и др., 1994; Reuter Gerkad., 1991 и др.), применение одних минеральных удобрений в севообороте (даже в очень высоких дозах, обеспечивающих положительный баланс азота) без многолетних трав или при низком их участии не оказывает положительного влияния на содержание гумуса или его снижает. При систематическом внесении минеральных удобрений уменьшились общее содержание гумуса, содержание негидролизуемого остатка, оптическая плотность гуминовых кислот, увеличивалось количество фульвокислот и сузилось отношение Сгк к Сфк (Филон И.Н., Шеларь И.А., 2000).
По данным других учёных (Мальцев В.Т., Мошкарёв В.Н., 2000) длительное применение азотных удобрений в дозе 60 кг/га как одних, так и в сочетании с фосфором и калием на серых и тёмно-серых лесных почвах не вызывало ухудшения их агрохимических свойств и способствовало сохранению гумуса и общего азота на исходном уровне. Во Всероссийском НИИ удобрений и агропочвоведения на основе созданного банка данных по динамике и балансу органического вещества в дерново-подзолистых почвах, провели оценку различных систем удобрения по их аккумулятивным возможностям поддерживать уровень гумусированности. Установлено, что динамика (направленность) процессов трансформации гумуса при применении той или иной системы удобрения зависит, прежде всего, от уровня содержания в почве углерода. Применяемые системы удобрения обеспечивают различное количество углерода в почве и располагаются в убывающий ряд: органоминеральная (30-40 %), органическая (15-25 %), минеральная (5-10 %) (Еськов А. И., Лукин С. М., 2002; Шпаков А. С, Бражникова Т. С, 2002). На дерново-подзолистой почве органоминеральная система удобрений позволяет более эффективно регулировать баланс питательных веществ в почве. При сочетании органических удобрений (от 8-9 до 20-30 т/га навоза в зависимости от исходного уровня гумусированности, структуры севооборота, гранулометрического состава почв) с минеральными параметры баланса гумуса и питательных веществ близки к оптимальным (Шевцова Л. К., 1988; Шпаков А. С, Бражникова Т. С, 2002).
Повышение урожайности влияет, в свою очередь, на потребление и размеры выноса растениями как фосфора, так и калия. Поэтому для сохранения и дальнейшего повышения плодородия почв необходимо применение не только азотных, но и фосфорно-калийных удобрений в дозах, обеспечивающих как полное, так и частичное восполнение выноса возделываемыми культурами. Показано, что серые лесные почвы Владимирского ополья характеризуются более высокой буферной способностью в отношении изменения содержания подвижных форм калия, чем фосфора.
Продуктивность полевого севооборота при различных системах удобрения
По большинству культур средняя фактическая урожайность за 2002 2005 годы близка к средней многолетней урожайности (1986-2005 гг.), но несколько ниже планируемой, что связано с неблагоприятными погодными условиями в 2002-2004 годах, о чём говорилось выше. В 2002 году урожайность всех культур севооборота была наименьшей за все годы ведения опыта, начиная с 1986 года, что отразилось на средней урожайности за 2002-2005 годы. Но даже при экстремальных для выращивания культур нашей зоны погодных условиях 2002 года чётко прослеживается увеличение урожая с возрастанием доз вносимых удобрений. В последующие годы (2003-2005) урожайность большинства культур приближается к планируемой и средней многолетней урожайности, а по некоторым культурам несколько превосходит средние многолетние данные, за исключением картофеля.
Если фактическая урожайность культур севооборота близка к запланированной, но редко превосходит её, то полученная прибавка урожая на удобренных вариантах, особенно в отдельные благоприятные по погодным условиям годы, часто превосходит планируемую (таблица 6), что доказывает высокую эффективность предлагаемых систем удобрения.
Многолетние травы 1-го и 2-го года пользования — это те культуры севооборота, урожайность которых наиболее стабильна во все годы проведения эксперимента. Даже засуха 2002 года и избыток влаги в начале вегетационных периодов 2004-2005 годов не так сильно отразились на их продуктивности, как на других культурах. По мнению Р.Н. Ушакова (2004) и других учёных это связано с биологией развития многолетних трав, использованием хорошо развитой корневой системой влаги нижних слоев, поэтому их зависимость от атмосферных осадков не прослеживается так сильно.
Средняя прибавка урожайности многолетних трав 1-го года пользования на втором варианте за 2002-2005 годы составила 0,9 т/га или 21 % (от 0,5 т/га в 2005 году до 1,5 т/га в 2003 году) при плане в 0,5 т/га (табл. 6, рис. 4), хотя средняя урожайность за этот период несколько ниже планируемой (5,1 т/га при плане 5,5 т/га). На третьем варианте при первом уровне навозно-минеральной системы удобрения средняя прибавка урожая составила 1,9 т/га или 45 % (от 1,6 до 2,5 т/га) при плановой 2,0 т/га, однако средняя фактическая урожайность всё же ниже планируемой. На четвёртом варианте при втором уровне навозно-минеральной системы удобрения средняя урожайность многолетних трав 1-го года пользования достигает 6,9 т/га, а в 2003 году 8,0 т/га, то есть планируемой. При втором уровне минеральной системы удобрения, эквивалентной по количеству питательных веществ второму уровню навозно-минеральной системы удобрения, на вариантах 5А и 5Б урожай сена достигает в среднем за 2002-2005 годы 7,0 и 6,9 т/га соответственно при плане 8,0 т/га, но прибавки урожая достигают 3,0-3,2 т/га или 71-76 % при планируемых 3,0 т/га.
Урожайность многолетних трав 2-го года пользования изменяется по вариантам подобно урожайности трав 1-го года пользования (табл. 6, рис 5). Средняя прибавка урожая сена составляет от 0,8 т/га или 18 % на втором варианте до 2,8-2,9 т/га (64-66 %) на четвёртом и пятом вариантах при максимальных дозах удобрений. При этом прибавка урожайности в отдельные годы достигает 1,6 т/га при планируемой прибавке 1,0 т/га на втором варианте, 2,6 т/га при плане 2,5 т/га на третьем, 3,3-3,4 т/га на четвёртом и пятом вариантах при плане в 3,5 т/га. Средняя фактическая урожайность за 2002-2005 годы при этом остаётся несколько ниже планируемой и даже немного ниже средних многолетних данных. Урожай сена многолетних трав 2-го года пользования достигает 8,0 т/га, то есть планируемой урожайности, при втором уровне минеральной системы удобрения на варианте 5А.
В 2003 и 2004 годах озимая пшеница была заменена на яровую: в 2003 году в связи с гибелью посевов озимых, а в 2004 — в связи с непосевом в 2003 году из-за неблагоприятных погодных условий. Урожайность яровой пшеницы не учитывается в средних показателях. В 2002 году урожайность озимой пшеницы оказалась ниже планируемой, хотя прибавка урожая зерна при этом довольно высокая и составляет 0,5 т/га или 28 % на втором варианте, 1,6 т/га (89 %) на третьем, 2,1 т/га (117 %), 1,8 т/га (100 %) и 2,0 (111 %) на вариантах 4, 5А и 5Б соответственно (табл. 6, рис. 6). В 2005 году урожай зерна озимой пшеницы приближается к планируемому уровню, достигая 5,0 т/га на четвёртом варианте. Средняя урожайность за время исследований всё же несколько ниже планируемой, но близка к средним многолетним данным за 1986-2005 годы, но средняя прибавка урожая всё-таки очень высокая. Она увеличивается от 0,5 т/га (23 %) при первом уровне минеральной системы удобрения до 2,3 т/га (105 %) при втором уровне навозно-минеральной системы удобрения (четвёртый вариант). Отсутствие калийных удобрений на варианте 5Б не отразилось на урожайности озимой пшеницы.
Средняя урожайность картофеля за 2003-2005 годы всё же ниже планируемой и многолетних данных с 1986 по 2005 годы. Средняя прибавка урожая на втором варианте по сравнению с контролем (10,7 т/га) составила 4,4 т/га (41 %), 10,4 т/га (97 %) на третьем варианте, 12,9 (121 %), 11,5 (107 %) и 9,1 (85 %) на вариантах 4, 5А и 5Б соответственно. Достоверной разницы в урожайности между эквивалентными по количеству питательных веществ вариантами 4 и 5А не наблюдается ни в один год проведения исследований.
Влияние разных систем удобрения на основные агрохимические показатели тёмно-серой лесной почвы
С урожаем возделываемых культур выносится значительное количество питательных веществ растениями, а, следовательно, их отчуждение из пахотного и подпахотного слоев почвы. Внесение органических и минеральных удобрений способствует не только росту урожайности сельскохозяйственных культур, но и возмещению потерь питательных элементов почвой. Однако несбалансированное питание растений может способствовать одностороннему истощению почвы, например, может снижаться содержание фосфора в почве при избытке азотных удобрений. В связи с этим для каждого севооборота и типа почвы должна разрабатываться рациональная система удобрения, способствующая не только росту урожайности, но и поддержанию и повышению почвенного плодородия. Применение метода дифференцированного нормативного баланса для расчёта доз удобрения позволяет разрабатывать системы удобрения, удовлетворяющие этим требованиям.
Нами были проанализированы почвенные образцы, отобранные с первого и третьего полей севооборота со всех вариантов опыта в четырёхкратной повторности (прил. 20). Применение разработанных систем удобрения на тёмно-серой лесной почве Ярославской области в течение 130 лет (с 1986 по 2005 годы) привело к некоторым изменениям основных агрохимических свойств почвы (табл. 28).
Достоверного изменения содержания гумуса за указанный период при минеральных системах удобрения не произошло. При навозно-минеральной системе удобрения на четвёртом варианте содержание гумуса увеличивается на 0,2 %.
Обменная кислотность почвы (pHkd) в среднем по первому и третьему полям севооборота при внесении удобрений практически не изменяется. Гидролитическая кислотность почвы (Нг) достоверно увеличивается при внесении высоких доз одних минеральных удобрений с 2,1 до 2,4 мг-экв/100 г почвы на пятом варианте.
При внесении возрастающих доз удобрений не происходило достоверного изменения суммы поглощённых оснований (S) и степени насыщенности почвы основаниями (V). Наибольшее влияние изучаемые системы удобрения оказали на содержание подвижных фосфора (Р2О5) и калия (К20). Содержание этих элементов в почве наиболее тесно связано с уровнем применения удобрений, продуктивностью севооборота и, соответственно, балансом питательных элементов.
Отсутствие удобрений на контрольном варианте и применение невысоких доз удобрений на втором варианте в течение 20 лет (с 1986 по 2005 годы) не вызвало достоверного изменения содержания подвижного фосфора в пахотном слое почвы (0-20 см). Положительный баланс фосфора при навозно-минеральной системе удобрения на третьем и четвёртом вариантах привёл к достоверному увеличению содержания подвижного фосфора на 20 и 40 мг/кг почвы соответственно.
Используя средний баланс питательных элементов с 1986 по 2004 годы (прил. 23) и их содержание в почве в 1986 и 2005 годах, нами рассчитано количество фосфора, вносимого сверх выноса с урожаем, на увеличение содержания этого элемента на 10 мг в одном кг почвы. В среднем за 20 лет эксперимента для повышения содержания подвижного фосфора в пахотном слое тёмно-серой лесной почвы на 10 мг в одном кг почвы требовалось внести сверх выноса с урожаем 190-200 кг/га д.в. соответствующих удобрений.
Учитывая высокое содержание подвижного калия в пахотном слое почвы перед закладкой опыта (215 мг/кг почвы - пятый класс обеспеченности), при составлении системы удобрения было посчитано возможным снизить количество этого элемента до повышенного (четвёртый класс), а затем стабилизировать. Для этого на протяжении 2,5 ротаций севооборота поддерживался отрицательный баланс калия на всех вариантах в пределах 25-50 %. Это было сделано ещё и для того, чтобы выяснить возможности почвы для поддержания высоких урожаев при высоких дозах азотных и фосфорных удобрений при высоком содержании калия в почве.
За 20 лет исследований при отрицательном балансе калия (прил. 22) на 1-4 вариантах (-63 - -76 кг/га в среднем за один год) содержание подвижного калия в пахотном слое почвы достоверно сократилось с 215 до 149-158 мг/кг почвы. Таким образом, для снижения содержания подвижного калия в пахотном слое тёмно-серой лесной почвы на 10 мг/кг почвы необходимо отчуждать 215-250 кг/га калия с урожаем.
В современных условиях ведения сельского хозяйства экономическая эффективность применяемых систем удобрения является одним из важнейших условий применения удобрений. Высокая окупаемость удобрений, снижение себестоимости производства каждой кормовой единицы, повышение чистого дохода с каждого гектара посевных площадей являются необходимыми факторами для внедрения предлагаемых систем удобрения. Существующие на сегодня диспаритет цен между промышленными и сельскохозяйственными группами товаров, постоянно изменяющиеся цены на агрохимические средства и горюче-смазочные материалы, колебание цен на производимую сельскохозяйственную продукцию и другие факторы не позволяют точно оценить экономическую эффективность предлагаемых систем удобрения.
Расчет экономической эффективности проводили согласно методическим указаниям, составленным В.П. Фефеловым и Ю.В. Годовым (кафедра организации сельскохозяйственного производства). Основными экономическими показателями при оценке производства сельскохозяйственной продукции являются: валовой сбор продукции, себестоимость её производства, чистый доход с единицы сельскохозяйственных угодий, рентабельность производства, окупаемость дополнительных затрат при использовании удобрений и других средств химизации.
