Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА 1 Литературный обзор 8
1.1 Хозяйственно-биологические особенности роста и развития культур севооборота 8
1.2 Урожайность культур в севооборотах при применении удобрений и гербицидов 13
1.3 Влияние удобрений и гербицидов на качество культур в севооборотах 23
1.4 Влияние удобрений и гербицидов на сорную растительность 29
1.5 Баланс элементов питания при комплексной химизации с учетом сорной растительности 36
ГЛАВА 2. Условия, объекты и методика проведения исследований 44
2.1 Общая характеристика климата и почвенных условий Вологодской области 44
2.2 Условия, объекты и методика проведения исследований 44
ГЛАВА 3. Результаты исследований 52
3.1 Влияние удобрений и гербицидов на урожайность культур севооборота 52
3.2 Влияние удобрений и гербицидов на содержание азота, фосфора и калия в культурах и сорной растительности севооборота 58
3.3 Влияние удобрений и гербицидов на видовой состав и массу сорной растительности в севообороте 62
3.4 Влияние доз применяемых удобрений и гербицидов на питательность и продуктивность культур севооборота 66
3.5 Хозяйственный вынос использования азота, фосфора и калия из удобрений и почвы 75
3.6 Вынос элементов питания единицей продукции с учетом побочной и сорной растительностью 79
3.7 Расчетные балансовые коэффициенты использования азота, фосфора и калия 82
3.8 Окупаемость удобрений и гербицидов урожаем и сбором обменной энергии 86
3.9 Рентабельность производства продукции растениеводства в
севообороте при применении удобрений и гербицидов 91
Выводы 96
Предложения для внедрения в производство 98
Список литературы
- Урожайность культур в севооборотах при применении удобрений и гербицидов
- Влияние удобрений и гербицидов на сорную растительность
- Влияние удобрений и гербицидов на содержание азота, фосфора и калия в культурах и сорной растительности севооборота
- Влияние доз применяемых удобрений и гербицидов на питательность и продуктивность культур севооборота
Урожайность культур в севооборотах при применении удобрений и гербицидов
Важное кормовое значение в росте и развитии животноводства Вологодской области имеют следующие культуры: вика в смеси с овсом, озимая рожь, картофель и ячмень. Рассмотрим их хозяйственно-биологические особенности.
Одним из важных агротехнических приемов интенсификации полевого кормопроизводства в зоне достаточного увлажнения является использование занятых паров.
Вика является хорошим предшественником для других культур, это объясняется способностью обогащать почву биологическим азотом за счет азотфиксации и угнетать сорную растительность. Она является одной из лучших парозанимающих культур как в чистом виде, так и в смеси с овсом, ячменем, яровой пшеницей (Мосолов, 1993; Трепачев, 1999; Strommer, 1991). Способность зернобобовых культур к фиксации азота симбиотическим путем имеет важное значение как в агротехническом, так и в экономическом отношении. Поэтому, в решении белковой проблемы важная роль отводится бобовым культурам. Однако с повышением доз азота снижается и может прекратиться совсем активность клубеньковых бактерий (Ненайденко Г.Н., Трифонова М.Ф., 1991). Пониженная температура и влажность почвы ниже 60 % тоже оказывают негативное влияние на интенсивность азотфиксации, так как снижается обеспеченность клубеньков углеводами – единственного источника энергии для азотфиксации (Репьев С.И., Бухтеева А.В., 1985).
Вика – перспективная культура в кормовом отношении. Известно, что использование викового сена в кормлении крупного рогатого скота имеет достаточно высокую продуктивную отдачу. Однако следует заметить, что корма, заготовленные из вики, содержат большой процент протеина, но очень мало углеводов (сахаров). Поэтому с целью обогащения кормов и протеином и углеводами, а также для предотвращения полегания вики и повышения урожайности этой смеси, целесообразным считается возделывать вику в смеси с овсом.
Исследователи Макаров А.Р., Кошелев Б.С., (2000); Ступаков И.А., Герасименко Л.А., Меркулова Т.Н. (2001), изучая смешанные посевы кормовых культур, отмечают их высокую пользу и рекомендуют широкое применение в производство. Вика в смеси с овсом выращивается как сидеральная и ценная кормовая бобовая культура.
Улучшение количественного и качественного состава смешанных посевов многие ученые объясняют рядом положительных сторон в отношении питания. Так, Исаев А.П. (1978) отмечает, что в вико-овсяной смеси максимальное потребление фосфора викой наблюдается в фазу налива зерна, а овсом – в фазу полного кущения. При этом важно, что в смешанных посевах наблюдается более интенсивное поглощение фосфора, чем в чистых.
Глухов В.М. (1979), при проведении исследований во Всероссийском научно исследовательском институте зернобобовых и крупяных культур выявил, что овес в смесях с бобовыми культурами потребляет калия на 30-45% больше, чем в одновидовом посеве, а бобовые культуры в 1,5-2 раза увеличили потребление фосфора.
Так же следует отметить, что смешанные посевы обеспечивают накопление и сохранение влаги под последующие культуры (Ltitke Entrup, Niggeschulze, 1997; Mauer Karl, 1998).
Считается, что применение смешанных посевов при поукосном возделывании культур значительно повышает продуктивность пашни (Макаров А.Р., Кошелев Б.С., 2000; Ступаков И. А., Герасименко Л.А., Меркулова Т.М., 2001).
Необходимо отметить, что смешанные посевы являются хорошими предшественниками. Так, при проведении исследований Литвиновым В.Н. (1971), Ramseier Dieter (1994) отмечено, что после бобово-злаковых смесей наблюдается повышение урожайности зерновых культур на 10-12%.
В опыте возделывается сорт вики яровой – Льговская 22 ( среднеспелый, направление использования – зерноукосное), сорт овса посевного – Боррус (районирован в Вологодской области с 1983 года, среднеспелый, устойчив к полеганию и осыпанию, среднеустойчив к болезням (Чухина О.В., Орлова В.С., Ганичева В.В., 2012). Озимую рожь возделывают главным образом как продовольственную и зернофуражную культуру. Велико значение озимой ржи как концентрированного корма для сельскохозяйственных животных (Андреев Н.Г.,1989). Рожь имеет высокую засухоустойчивость за счет использования осенних осадков и сильного развития корневой системы еще с осени, но даже в годы с недостаточным количеством летних осадков формирует высокий урожай зерна. Озимая рожь является выносливой, малотребовательной культурой, отличается высокой холодостойкостью. Эта культура практически не требовательна к почвам. Рожь способна усваивать из почвы труднодоступные формы фосфора, очень отзывчива на удобрения.
Озимая рожь благодаря быстрому росту и большой кустистости угнетает развитие сорной растительности, причем ранняя уборка ее очищает поля от позднообсеменяющихся сорняков.
В районах достаточного увлажнения озимую рожь следует размещать по занятым парам. Занятые пары обеспечивают наибольший выход зерна озимой ржи с гектара пашни, в условиях достаточно увлажненного вегетационного периода (Лысенко Л.М.,2001). Однако, в опытах Макаровой Т.С. (2012) лучшие показатели качества зерна озимой ржи были получены при размещении ее по сидеральному пару. Сидеральные пары повышают урожайность озимой ржи (Перспективная ресурсосберегающая технология производства зерна озимой ржи, 2010), хотя Терентьев О.В. (2007) при проведении исследований установил, что сидерация не повышает урожай зерна озимых культур в сравнении с занятым паром.
Влияние удобрений и гербицидов на сорную растительность
Важным условием в обеспечении сбалансированного питания животных является повышение качества потребляемых кормов. Качество урожая связано с химическим составом растений и с содержанием веществ, определяющих целевое назначение данной культуры. Так, например, качество урожая кормовых культур определяется накоплением белка, а зерновых – белков и углеводов.
Известно, что содержанию и накоплению различных веществ в продукции растениеводства, способствуют различные факторы – видовые и сортовые особенности растений, почвенно-климатические и агротехнические условия возделывания культур, и др. Так, Абдулаев А.Р. (2012) отмечает, что качество зерна ярового ячменя зависит от обеспеченности почвы элементами питания. Сорта, способы проращивания семенных клубней, загущенность посадок, а также их совместное применение способствуют изменению качеств картофеля. Так, комбинированное и световое проращивание посадочного материала способствуют повышению содержания сухих веществ, крахмала и витамина С в раннем картофеле, особенно на загущенном фоне размещения растений (Владимиров, 2001). В опытах Лавриновой Т.С. (2013) наибольшее содержание и лучшее качество клейковины яровой пшеницы наблюдалось в засушливом 2010 году при повышенных дозах азотного удобрения на фоне РК, причем содержание азота и калия в зерне с увеличением доз азота повышалось, а фосфора – снижалось. Аналогичными тенденциями характеризовалось содержание в соломе NРК. По данным Говрякова А.С. (2012) совместное применение азотных удобрений, гербицидов и регуляторов роста растений на черноземах южных Саратовского Правобережья положительно повлияло на качество урожая: в зерне овса увеличивалось содержание белка и повышался его выход с единицы площади (на 83,3-82,1 кг/га), при этом повышалась его питательная ценность и улучшался минеральный состав зерна. Изучая влияние минеральных удобрений на качество различных сортов ячменя Силин В.Н. (2008) установил, что как внесенные минеральные удобрения, так и сорт существенного влияния на содержание белка в ячмене не оказали, причем как в основной, так и в побочной продукции: его количество в зерне изученных сортов не превышало 12%. Элементы питания, а так же их соотношения оказывают существенное влияние на качество получаемой продукции.
Качество сельскохозяйственных культур улучшается при известковании почв, особенно при применении известковых материалов, содержащих магний и одновременном внесении борных удобрений. Под влиянием известкования увеличивается содержание сахаров в корнеплодах, белка и жира в семенах, повышается накопление каротина и аскорбиновой кислоты в травах и корнеплодах. Так же отмечается положительное влияние известкования на посевные качества семян, в следствии такие семена обеспечивают более высокие урожаи (Ягодин Б.А., Смирнов П.М., Петербургский А.В., 1989).
Продуктивность сельскохозяйственных животных в первую очередь зависит от обеспеченности кормами высокого качества, потому как недостаток основных питательных веществ в кормах способствует несбалансированности рационов и значительному перерасходу корма.
Рассмотрим, как удобрения и гербициды влияют на содержание в сельскохозяйственных культурах основных питательных веществ.
Большинство исследователей считают, что применение удобрений и гербицидов в оптимальных дозах не вызывает нежелательных изменений качества сельскохозяйственных культур. Чеботарев Н.Т., Юдин А.А. (2013) отмечают, что удобрения улучшают качество клубней картофеля. Лукин С.М. (2009) выявил, что применение удобрений обеспечивает повышение качества клубней картофеля. Фомкина Т.П. (2007) при проведении исследований определила, что азотные удобрения повышают содержание белка и клейковины в зерне. Силин В.Н. (2008) установил, что внесенные минеральные удобрения, существенного влияния на содержание белка в ячмене не оказали, причем как в основной, так и в побочной продукции. Соболев В.А. (2012), проводя исследования в условиях сухостепной зоны Бурятии, показал, что применение гербицидов и их смесей не оказывает негативного влияния на качество зерна яровой пшеницы. Мехдиев Т.В. (2012) определил, что при обработке гербицидами посевов зерновых культур обеспечиваются хорошие показатели качества зерна. Замятиным А.А. (2009) установлено, что снижение засоренности посевов зерновых культур за счет применения гербицидов ведет к повышению качества зерна.
На качество культур влияет норма и способ внесения удобрений. Установлено, что при увеличении норм минеральных удобрений, особенно азотных, возможно увеличить содержание белка в зерне ячменя (Панников В.Д., 1983). Бобохонова З.К. (2007), проводя исследования в условиях Гиссарской долины, установила, что содержание крахмала в клубнях картофеля при ленточном внесении фосфора больше на 1,0-1,7 %, чем при сплошном внесении, это доказывает существенное влиянии фосфора и условий фосфорного питания на повышение урожая и улучшение его качества, совместное внесение 10 т/га навоза с фосфорным удобрением заметно повысило содержание крахмала при сплошном внесении (на 2 %) и при ленточном (до 1,7 %), при внесении азотно - калийных удобрения без фосфора содержание крахмала в урожае картофеля повысилось всего лишь на 0,5 %. Азотные подкормки увеличивают количество белка, жира, золы и крахмала в растениях озимого ячменя относительно контроля соответственно на 0,5-1,7 %, 0,21-0,46, 0,17-0,36 и 1,7-4,3 % (Коростелев М.Н., 2012).
Влияние удобрений и гербицидов на содержание азота, фосфора и калия в культурах и сорной растительности севооборота
Применяемая нами методика расчета доз удобрений с помощью дифференцированных балансовых коэффициентов, обеспечивает получение планового уровня урожайности изучаемых культур, позволяет влиять на качество получаемой продукции, способствует регулированию уровня плодородия почвы, минимизирует влияние неблагоприятных погодно климатических условий в период вегетации культуры, позволяет рассчитать оптимальные дозы удобрений при ограниченной обеспеченности сельскохозяйственных предприятий удобрениями, а так же максимально допустимые дозы удобрений с учетом уровня плодородия почвы. Жуков Ю.П. отмечает, что фактические балансовые коэффициенты «показывают степень использования элементов питания удобрений и возможное изменение плодородия почвы» (Жуков Ю.П., 1983).
В главе 1 нами было отмечено, что существует положительный, отрицательный и нулевой баланс элементов питания. Так, в нашем опыте для 3, 4 и 5 варианта нами запланирован отрицательный баланс по калию (Кб = 150 %), учитывая, что повышенное содержание этого элемента в продукции, используемой на корм сельскохозяйственным животным, отрицательно сказывается на их жизнедеятельности, а так же средним и повышенным содержанием этого элемента в почве опытного участка. По фосфору запланирован нулевой баланс (Кб = 100 %), так как в почве опытного участка следует поддерживать повышенное содержание этого элемента. По азоту запланирован положительный (Кб = 80 %) баланс элементов питания на 4 варианте и отрицательный (Кб = 120 %) на 3 и 5 вариантах.
Для расчета баланса элементов питания нами были рассчитаны хозяйственный вынос азота, фосфора и калия и фактические балансовые коэффициенты (прил. 58-60), последние представлены на рис. 3.21-3.23.
Высокие Кб на 2 варианте можно объяснить тем, что вносится не большая доза удобрений, и растения на формирование урожая затрачивают элементы питания, содержащиеся в почве, что приводит к снижению почвенного плодородия (см. прил. 2).
Фактические балансовые коэффициенты (Кб) использования фосфора из удобрений и почвы в среднем за 3 года проведения исследований, %
При повышенных дозах азотных удобрений на высоком фоне РК (4 вар.) нами запланирован положительный баланс по азоту и на 3 и 5 вариантах – отрицательный, их получение обеспечили все культуры севооборота, за исключением ячменя ярового.
При применении расчетных систем удобрений планируемый нулевой и близкий к нулевому баланс фосфора были получены на всех вариантах (3 – 5 вар.) по всем культурам, кроме ячменя. Планируемый в опыте отрицательный баланс по калию был так же обеспечен вико-овсяной смесью, картофелем и озимой рожью. Фактические балансовые коэффициенты на ячмене варьировали от 48 до 100 %, плановый уровень Кб не был получен. Применение гербицидов не существенно повлияло на уровень Кб. Однако на картофеле именно они обеспечили получение планового и близкого к плановому, уровня фактических балансовых коэффициентов.
В табл. 3.15 представлены фактические и плановые балансовые коэффициенты использования азота, фосфора и калия в среднем по культурам и в среднем за 3 года.
В среднем по севообороту за годы проведения исследований при применении удобрений были обеспечены положительный баланс по азоту на 4 варианте и отрицательный на 3 варианте. Отрицательный баланс по азоту на 3 варианте был достигнут за счет применения гербицидов. Таблица 3.15. Фактические и плановые балансовые коэффициенты использования элементов питания из удобрений и почвы в среднем по культурам и в среднем за 3 года. без обработки гербицидом, 2 – с обработкой гербицидом Положительный баланс фосфора обеспечило применение удобрений, а близкий к нулевому – совместное применение удобрений и гербицидов. По калию получили отрицательный баланс, причем полученные данные свидетельствуют о том, что гербициды обеспечили получение фактических балансовых коэффициентов, ближе к плановым. Следует отметить, что в среднем по севообороту и в среднем за три года проведения исследований не удалось получить плановых Кб за исключением азота.
Важным показателем эффективности является оплата единицы удобрения прибавкой урожайности. Величина этого показателя во многом зависит от почвенно-климатических условий, биологических особенностей сельскохозяйственных культур, норм удобрений, а так же времени и способов их внесения. Для оценки агроэкономической эффективности нами была рассчитана оплата удобрений прибавкой урожая (рис. 3.24-3.27).
Оплата удобрений прибавкой урожая по культурам севооборота резко различалась. Наименьшую оплату 1 кг действующего вещества удобрений обеспечили озимая рожь и ячмень яровой (3,1-10,4 кг/кг д.в. на различных фонах удобренности), значительно выше была оплата удобрений прибавкой урожая картофеля и вико-овсяной смеси.
Наибольшая оплата удобрений прибавкой урожая культур была получена на 2 варианте. С увеличением доз вносимых удобрений оплата заметно снижается, но, тем не менее, применение расчетных систем удобрений обеспечило высокую оплату удобрений прибавкой урожая культур.
Обработка гербицидами в среднем за годы проведения исследований практически не повлияла на оплату удобрений прибавкой урожая вико-овсяной смеси и ячменя ярового, а оплата удобрений прибавкой урожая картофеля и озимой ржи значительно повышалась на 25-110 % и 3-24 % соответственно по сравнению с необработанными гербицидами вариантами.
Оплата удобрений сбором обменной энергии культур при применении удобрений была достаточно высокая. Наименьшую оплату удобрений показал ячмень яровой. Так, на 1 кг действующего вещества удобрений было дополнительно получено от 25 до 75 ГДж. Оплата удобрений прибавкой сбора обменной энергии зеленой массой вико-овсяной смеси, зерном озимой ржи и картофеля была достаточно выше и варьировалась от 56 до 140 ГДж.
Влияние доз применяемых удобрений и гербицидов на питательность и продуктивность культур севооборота
В среднем за три года исследований на дерново-подзолистой среднесуглинистой почве в условиях Вологодской области расчетные системы удобрений повышали урожайность культур севооборота: вико овсяной смеси на 4,6-5,8 т/га; озимой ржи на 1,0-1,5 т/га; картофеля – на 7,0 9,0 т/га и незначительно ячменя – на 0,6-0,8 т/га. Совместное применение расчетных систем удобрений и гербицидов значительно повышало лишь урожайность картофеля на 9,6-11,3 т/га по отношению к абсолютному контролю.
Применение минимальной дозы удобрений обеспечило сбор обменной энергии в 32,2 ГДж/га сбор кормовых единиц в 3,2 т/га и сбор сырого протеина в 312,3 кг/га; применение расчетных систем удобрений повысило продуктивность соответственно на: 43-60 %, 44-56 % и 57-86 %; обработка гербицидами обеспечила прибавку к абсолютному контролю этих показателей на 22-60 %, 22-59 % и 26-86 %.
Видовой состав сорной растительности в посевах культур севооборота был представлен 14 видами, из них однолетние яровые: марь белая, торица обыкновенная, редька дикая; однолетние зимующие: ромашка непахучая, звездчатка средняя, пастушья сумка; однолетние стержнекорневые: одуванчик лекарственный; многолетние яровые: подорожник большой; многолетние корнеотпрысковые: осот полевой, бодяг полевой, вьюнок полевой; многолетние корневищные: пырей ползучий, мята полевая, мать-и-мачеха. Нами выявлено, что в среднем за три года поведения исследований численность и масса сорняков в севообороте возрастала при увеличении доз вносимых удобрений, а при обработке гербицидами снизилась соответственно на 67 % и на 66 %.
При увеличении доз вносимых удобрений наблюдается тенденция к повышению питательности и продуктивности сорной растительности. Обработка гербицидами значительно снизила продуктивность сорняков: обменной энергии на 58-73 %, кормовых единиц на 60-72%, сырого протеина на 60-77 %.
Повышение доз вносимых удобрений обеспечивало увеличение содержания азота (на 0,14-0,51 %) и калия (на 0,05-0,62 %) в культурах севооборота. Совместное применение удобрений и гербицидов не оказывало существенного влияния на повышение содержания питательных элементов в исследуемых культурах, но наблюдалась тенденция к снижению содержания азота, фосфора и калия в сорняках.
Применение удобрений повышало хозяйственный вынос элементов питания культурами севооборота: азота на 20-86 %, фосфора на 18-76 %, калия на 26-87 % и сорной растительностью соответственно на 6-33 %, 13-31 % и 10-33 %. Химическая прополка повышала вынос элементов питания культурами по отношению к абсолютному контролю: азота на 29-94 %, фосфора на 27-76 %, калия на 29-93 %. Гербициды существенно снизили вынос азота, фосфора и калия сорной растительностью по отношению к абсолютному контролю на 61-76 %, 62-72 % и 63-79 % соответственно.
Фактические балансовые коэффициенты использования элементов питания из удобрений и почвы были ниже плановых по азоту и калию при планировании отрицательного баланса соответственно на 7-21 % и 14-31 %, по фосфору при планировании нулевого баланса на 9-23 %. Гербициды повышали вынос элементов питания культур и обеспечили получение фактических балансовых коэффициентов ближе к плановым.
Наибольшая оплата удобрений прибавкой урожая культур была обеспечена при применении минимальной дозы удобрений и соответствовала на вико-овсяной смеси 52,4 кг/кг, на озимой ржи – 10,4, на картофеле – 43,9 и на ячмене – 8,6 кг/кг, более низкая их оплата была получена при применении расчетных систем удобрений и соответственно по культурам составила: 23,5-26,5 кг/кг, 5,2-6,4, 21,4-27,6 и 3,1-4,3 кг/кг. Обработка гербицидами практически не повлияла на оплату удобрений прибавкой урожая вико-овсяной смеси и ячменя ярового, а оплата удобрений прибавкой урожая картофеля и озимой ржи значительно повышалась соответственно на 25-110 % и 3-24 %. Оплата удобрений прибавкой сбора обменной энергии зеленой массой вико-овсяной смеси, зерном озимой ржи, картофелем и зерном ячменя ярового была высокой и на 1 кг действующего вещества удобрений было дополнительно получено: 51,3-112,8 ГДж, 57-110, 56-117 и 37-84 ГДж. Наблюдалось значительное повышение оплаты удобрений сбором обменной энергии картофелем и зерном озимой ржи при обработке гербицидами на 24-105 % и 3-27 % соответственно.
В среднем за три года исследований в условиях Вологодской области при применении удобрений и гербицидов рентабельность производства зеленой массы вико-овсяной смеси составила 69-296 %, зерна озимой ржи – 54-300, картофеля – 93-132 и зерна ячменя ярового – 50-265 %.
В Северо-западной части Нечерноземной зоны РФ на дерново-подзолистой среднесуглинистой почве для обеспечения продуктивности севооборота в 4,0-4,3 т/га кормовых единиц, 40-44 ГДж/га обменной энергии 425-481 кг/га сырого протеина необходимо применять дифференцированные в зависимости от уровня плодородия почвы дозы удобрений N93-138 P40 K90 в сочетании со средствами химической защиты на картофеле – Лазурита в дозе 0,1 кг на га, на ячмене – Секатора Турбо, МД в дозе 0,7 л/га, на озимой ржи – Гербитокса в дозе 1,0 л на га.
Для получения плановой продуктивности севооборота расчет вносимых доз удобрений необходимо проводить с помощью балансовых коэффициентов использования элементов питания (Кб) в зависимости от уровня плодородия почвы; на среднеокультуренной дерново-подзолистой почве Кб по азоту равны 80-115%, фосфору – 80-90%, калию – 120-140%.
