Содержание к диссертации
Введение
1. Основное содержание работы 11
1.1. История развития и хозяйственное значение люпина 11
1.2. Оптимизация агрофизических свойств дерново-подзолистой почвы приемами основной обработки почвы с целью создания благоприятных условий роста и развития узколистного люпина 15
1.3. Роль разных приемов основной обработки почвы и гербицидов в регулировании уровня засоренности посевов узколистного люпина и его урожайности 24
1.4. Отношение узколистного люпина к фосфатному состоянию почвы и минеральному питанию 27
1.5. Значение биологического азота в земледелии и азотфиксирующая способность узколистного люпина 34
2. Условия и методика проведения исследований 37
2.1. Агроклиматические условия 37
2.2. Почвенные условия 41
2.3. Методика исследований 43
3. Результаты исследований 46
3.1. Формирование урожайности зерна узколистного люпина при разных приемах его возделывания 46
3.2. Содержание элементов питания в зерне и вынос их основной продукцией 58
3.3. Качество зерна узколистного люпина в зависимости от фосфатного состояния почвы и применения минеральных удобрений 62
3.4. Динамика засоренности посевов узколистного люпина Дикаф 14 при разных способах основной обработки почвы и применении гербицида 66
3.5. Влияние основной обработки почвы и гербицида на развитие корневой системы узколистного люпина Дикаф 14 70
3.6. Роль основных обработок почвы в оптимизации водно-физических свойств 71
3.7. Поступление органического вещества и элементов питания в почву при возделывании узколистного люпина 78
3.8. Оценка энергетической эффективности технологических приемов при возделывании узколистного люпина 82
3.9. Экономическая эффективность способов основной обработки почвы и применения гербицида 84
3.10. Агроэкономическая эффективность минеральных удобрений в зависимости от фосфатного состояния почвы 85
Заключение 87
Предложения производству 89
Список использованной литературы
- Роль разных приемов основной обработки почвы и гербицидов в регулировании уровня засоренности посевов узколистного люпина и его урожайности
- Почвенные условия
- Качество зерна узколистного люпина в зависимости от фосфатного состояния почвы и применения минеральных удобрений
- Поступление органического вещества и элементов питания в почву при возделывании узколистного люпина
Введение к работе
Актуальность темы исследований. Важнейшей задачей земледелия в Нечерноземной зоне, как и во многих других регионах Российской Федерации, является увеличение производства растительного белка, сбалансированного по комплексу аминокислот, без чего повышение продуктивности сельскохозяйственных животных весьма проблематично. Основными источниками растительного белка, наряду с однолетними и многолетними бобовыми травами, являются зерновые бобовые культуры, среди которых своими качественными достоинствами выделяется узколистный люпин. В его зерне содержится 30-40% биологически полноценного легкоусвояемого белка, и в нем имеются почти все незаменимые аминокислоты.
Узколистный люпин обладает наивысшей азотфиксирующей способностью среди бобовых культур. Удельный вес атмосферного азота от общего содержания его в растениях может достигать 75-95%. При благоприятных условиях он способен накапливать в почве 150-200 кг/га симбиотического азота и обогащать гумусово-аккумулятивный слой почвы растворимыми формами фосфатов. Эффективный симбиоз с клубеньковыми бактериями позволяет снизить себестоимость единицы получаемой продукции, так как затраты на производство белка уменьшаются на величину стоимости азотных удобрений.
Основным достоинством люпина является его невысокая требовательность к почвенным условиям. Тем не менее, получение стабильных высоких урожаев культуры невозможно без научно обоснованного применения удобрений. Следует отметить, что исследования по данному вопросу и, в частности, по минеральному питанию узколистного люпина при его возделывании на зерно, только разворачиваются. Разработкой систем удобрения занимались [Минеев, 2003; Белоус, Тори-ков и др., 2010; Г.Л. Яговенко, Белоус, Л.Л. Яговенко, 2011; Таранухо, 1980; Персикова и др., 2006; Трепачев, 1999].
Большинство исследователей сходятся во мнении, что наиболее эффективны умеренные дозы фосфорно-калийных удобрений – Р30-60К60-90, и их повышение в условиях Нечерноземья нецелесообразно. Другие указывают на отсутствие существенного эффекта от применения под люпин фосфорных и калийных удобрений и даже на отрицательное влияние их, проявляющееся в снижении содержания белка в продукции. Проблемным является и вопрос целесообразности применения под люпин азотных удобрений. Сторонники и противники применения минерального азота сходятся в одном, что стартовая доза азотных удобрений необходима до начала периода активной азотфиксации.
Зерновую продуктивность узколистного люпина угнетает засоренность посевов, что вызывает необходимость применения гербицидов. Однако, он сам по себе к ним чувствителен. Поэтому поиск и применение эффективных и экологически безопасных препаратов играют важную роль, наряду с совершенствованием агротехнических способов возделывания [Баздырев, 2004; Кирдин, 1996; Захаренко, 2000].
Степень разработанности темы исследования. Научные исследования по данному направлению проводились и ведутся учеными Брянского ГАУ Н.М. Белоусом, А.А. Духаниным, А.С. Кононовым, В.Е. Ториковым; научными сотрудниками ВНИИ люпина А.И. Артюховым, И.П. Такуновым, Л.Л. Яговенко, Г.Л. Яговенко; сотрудниками Московского НИИСХ «Немчиновка» Г.А. Дебелым, В.Ф Кирдиным, Б.П. Лободой, А.В. Медновым, В.Е Ольховым, В.Д. Штырхуновым; исследователями Новозыбковской
опытной станции ВНИИА Л.А. Воробьевой, М.Г. Драганской, Ф.В. Моисеенко, В.Ф. Шаповаловым; учеными РГАУ-МСХА им. К.А.Тимирязева Г.Г. Гатаулиной, Г. С. Посы-пановым, А.С. Цыгуткиным.
Большой вклад в изучение роли узколистного люпина в земледелии внесли ученые Республики Беларусь: И.Р. Вильдфлуш, А.В. Какшинцев, Т.Ф. Персикова, А.Р. Цыганов.
В Центральном районе Нечерноземной зоны Российской Федерации и, в частности, в Смоленской области, возделывание люпина узколистного для производства растительного белка и повышения плодородия почв изучено не в полной мере, что требует всесторонних исследований в поиске путей оптимизации элементов технологий его выращивания на разноцелевое использование.
Цели и задачи исследований. Цель исследований заключалась в научном обосновании оптимизации элементов технологий возделывания узколистного люпина на зерно в условиях Центрального Нечерноземья на примере Смоленской области.
Для достижения поставленной цели необходимо было решить следующие задачи:
исследовать влияние различных способов основной обработки в посевах узколистного люпина Дикаф 14 на агрофизические свойства почвы и ее водный режим;
выявить изменения уровня засоренности посевов узколистного люпина Дикаф 14 при оптимизации элементов технологии его возделывания на зерно с целью сведения к минимуму отрицательного влияния сорняков на величину урожайности;
определить эффективность действия приемов возделывания узколистного люпина на урожайность зерна;
изучить воздействие фосфатного состояния почвы и минеральных удобрений на содержание элементов питания и сырого белка в зерне узколистного люпина;
определить вынос основной продукцией и накопление в почве пожнивно-корневыми остатками и соломой органического вещества и элементов питания, в т.ч. биологического азота;
выявить способ основной обработки почвы, при котором возделывание узколистного люпина является более рентабельным;
установить оптимальный уровень содержания подвижных фосфатов в почве, при котором возможна максимальная энергетическая и агроэкономическая эффективность применения минеральных удобрений при возделывании люпина узколистного по зерновой технологии.
Научная новизна исследований заключается в том, что впервые на легкосуглинистых дерново-подзолистых почвах Центрального Нечерноземья дана оценка продукционной и агроэкономической эффективности возделывания безалкалоидного люпина узколистного по зерновой технологии. Установлены модели зависимости между урожайностью и уровнем обеспеченности почвы подвижными фосфатами, дозами минеральных удобрений, различными способами основной обработки почвы. Определены оптимальные водно-физические свойства почвы при механической её обработке, минимизирована засоренность посевов с использованием современных гербицидов. Получены оригинальные данные по аминокислотному составу белка зерна.
Теоретическая и практическая значимость работы заключается в углублении теоретических подходов к оптимизации технологических приемов возделывания люпина узколистного на зерно в условиях Центрального Нечерноземья. Использование предлагаемых приемов технологии возделывания узколистного люпина положительно отражается на плодородии почвы, что повышает продуктивность и качество зерна. На основании предложенных моделей формирования урожайности представляется возможным прогнозировать её уровень. Полученные результаты могут являться основой для разработки практических рекомендаций.
Методология и методы диссертационного исследования. Методологическим фундаментом проведения экспериментов послужили принципы агротехноло-гической модернизации посредством внедрения ресурсосберегающих биологизиро-ванных систем земледелия. Экспериментальные исследования базировались на системном подходе с использованием методов научной агрономии. Закладку полевых опытов, фенологические наблюдения, учеты и статистическую обработку экспериментальных данных проводили по Б.А. Доспехову [1985], Методике Госсортоиспытания сельскохозяйственных культур [1987], расчет энергетической эффективности произведен по методике ВНИИТЭИагропром [1993], а экономической эффективности - по технологической карте [Шакиров и др., 2000].
Основные положения, выносимые на защиту:
- влияние элементов технологии на урожайность и качество зерна узко
листного люпина Дикаф 14 и Фазан;
содержание элементов питания в зерне и вынос их основной продукцией;
динамика засоренности посевов узколистного люпина Дикаф 14 при разных способах основной обработки почвы и внесении гербицида;
влияние основной обработки почвы и гербицида на развитие корневой системы узколистного люпина Дикаф 14;
роль основных обработок почвы в оптимизации водно-физических свойств;
поступление в почву при возделывании узколистного люпина органического вещества и элементов питания, в т.ч. биологического азота;
энергетическая и агроэкономическая эффективность приемов возделывания узколистного люпина Дикаф 14 и Фазан на зерно.
Степень достоверности результатов проведенных исследований базируется на теоретическом обосновании разрабатываемой темы, выраженном в глубоком анализе различных источников информации по изучаемой проблеме, и подтверждается экспериментальными данными, полученными в полевых опытах. Агрономическая и экономическая эффективность изучаемых факторов проверена при различных метеорологических условиях за четырехлетний период (2012-2015 гг.). Существенность межфакторных различий в опытах обоснована результатами статистической обработки экспериментальных данных методами дисперсионного и корреляционно-регрессионного анализа.
Личный вклад автора в разработку и проведение научно-
исследовательской работы по теме диссертации составляет 85%. Диссертация подготовлена на основе обобщения результатов исследований, проведенных лично автором. Теоретическая часть работы выполнена автором самостоятельно. Принимал участие в разработке программы, выборе объектов и методов исследований. Лично закладывал полевые опыты, проводил фенологические наблюдения, учет
урожая, агрохимические анализы почвы, химический анализ зерна, анализировал экспериментальные данные и формулировал выводы, предложения производству.
Апробация результатов исследований. Материалы диссертации были доложены на Международной научно-практической конференции «Инновации как фактор развития АПК и сельских территорий» (Смоленск, 2013); 39-ой студенческой научно-практической конференции молодых ученых «Инновационные идеи молодых исследователей для агропромышленного комплекса» (Смоленск, 2014); научно-практической конференции «Проблемы и тенденции развития сельскохозяйственного производства в современных условиях» (Тирасполь: ПМР, 2014); Международной научно-практической конференции «Приоритеты развития АПК в современных условиях», посвященной 40-летию ФГБОУ ВПО «Смоленская ГСХА» (Смоленск, 2014); областном конкурсе молодых учёных, проводимом Департаментом Смоленской области по образованию, науке и делам молодёжи, в номинации «Исследования в области естественных наук» (Смоленск, 2014); областном конкурсе «Будущее Смоленщины» (Смоленск, 2014); стипендиальной программе компании ООО «Эко-Нива-АПК Холдинг» «ЭкоНива-Студент 2014» на секции «Земледелие. Агрономия. Растениеводство» (Воронеж, 2014); Региональном конкурсе научно-технического творчества молодёжи «НТТМ-Смоленск» (Смоленск, 2014); Международной научно-практической конференции молодых учёных «Научный потенциал молодых учёных для создания инновационных технологий в АПК» (Смоленск, 2015); Международной научно-практической конференции молодых учёных «Инновационное развитие АПК: проблемы и перспективы» (Смоленск, 2015).
Структура и объем диссертации. Диссертационная работа изложена на 133 страницах компьютерного текста, включает 21 таблицу, 10 рисунков, 17 приложений. Состоит из введения, 3 глав, заключения, предложений производству, списка литературы, включающего 196 наименований, в т. ч. 10 на иностранном языке.
Роль разных приемов основной обработки почвы и гербицидов в регулировании уровня засоренности посевов узколистного люпина и его урожайности
Система основной обработки под зернобобовые культуры на дерново-подзолистых почвах зависит от предшественника, гранулометрического состава, фитосанитарного состояния поля и климатических условий вегетационного периода. Формирование оптимальных показателей агрофизических свойств для дерново-подзолистых почв с целью получения стабильного и высокого урожая зерна узколистного люпина в определенной степени определяется применяемой системой основной обработки почвы [Пупонин, 1984, 130 с.; Вьюгина, Вьюгин, 2003, 103 с.; Акималиев, 2004, С.15-17; Алабушев, 2009, С.23-24; Дышко, Вью-гин, 2014, С.19-24; Дышко, В.В., Вьюгин, Дышко, В.Н.,2015, С.77-81].
Разный уровень интенсификации отечественного земледелия требует системного подхода к обоснованию технологических моделей обработки почвы при разработке технологий возделывания зернобобовых культур применительно для конкретных почвенно-климатических условий РФ [Орлов, Исаев, Лосев, 1986, 206 с.; Пупонин, 1982, С. 24-45; Шпаар, 1992, 90 с.; Задорин, 2000, С.15-16; Степанова, 2001,С.82-91; Макаров и др., 2002, С.16-17; Кувшинов, 2003, С. 291-296; Макаров и др., 2003, С. 268-271; Кононов, 2003, 212с.; Владыкина и др., 2006, С.13-15; Мака1ров и др., 2008, С.24-25]. Способы обработки почвы, которыми располагает современное земледелие, многообразны, а выполняемые ими технологические операции часто невозможно заменить другими, более экономически выгодными приемами [Макаров, Картамышев, 1998, С. 17-18; Матюк и др., 2003, С. 287-290; Сдобников, 2003,С. 271-277]. На высокоокульту-ренных дерново-подзолистых почвах интенсивность обработки может быть сведена к необходимому минимуму [Баздырев, Павликов, 2004, С.3-15].
Однозначного мнения о преимуществе какой-то одной основной обработки почвы научной литературе нет. Одни ученые считают, что оборот пласта предпочтительной, нежели безотвальная обработка. Однако в каждом из этих приемов существуют свои преимущества и недостатки [Макаров, Картамы-шев, 1998, С. 17-18].
Создание оптимальных режимов для дерново-подзолистых почв ряд отечественных ученых связывали со вспашкой [Павлов, 1837, 322. с.; Советов, 1865, 237 с.; Докучаев, 1898, 28 с.; Костычев, 1898, 316 с.; Дояренко,1899, 42 с.]. Они давали рекомендации проводить глубокую обработку почвы с оборотом пласта. В.Р. Вильямс [1951] считал необходимым проводить ежегодную вспашку для того, чтобы заделать пожнивные остатки на дно борозды. Положительная роль вспашки под зерновые и зернобобовые культуры в Нечерноземной зоне отражена в работах ряда ученых [Вьюгин и др. 1994, С.19; Вьюгин, Вью-гина, 2003, С. 25-26; Яшин, 2002, 142 с.; Гомонов, 2003, 23 с.; Вьюгина и др., 2007, С. 25-26; Богданова, 2009, 22 с.]. Вышеназванные авторы указывали на то, что существенным плюсом вспашки является создание оптимальных условий, как для заделки семян, так и удобрений, а также формирования водного и агрофизического режимов почвы, что, несомненно, будет способствовать получению высоких и стабильных урожаев культур.
Продолжительное время данное мнение считалось непререкаемым, но большие затраты на оборачивание почвы, оставление поверхности почвы без растительных остатков, что не раз приводило к интенсивным эрозионным процессам, послужили поводом к обоснованию более рационального способа основной обработки почвы. В Европе впервые с критикой вспашки выступили в Англии Битсон (1828), во Франции Жан (1913), в Германии Ахенбах (1921), в США Фолкнер (1943). П.А. Костычев (1898) и Д.И. Менделеев (1965) одними из первых в России заговорили о преувеличении значимости вспашки, считая возможным проведение неглубокого рыхления почвы без плуга [Сдобников, 2003, С.271-277].
Применение безотвальной обработки способствует уменьшению развития водной и ветровой эрозии и снижению процессов минерализации гумуса. С другой стороны, при безотвальной обработке происходит увеличение числа сорняков и ухудшаются условия для заделывания, как семян, так и удобрений [Макаров, Картамышев, 1996, С.17-18]. Однако, вспашка энергозатрат-на, активизирует эрозионные процессы и минерализацию органического вещества почвы [Косолапова, Фомин, 2009, С. 51-54].
Поверхностная обработка же способствует лучшему оструктуриванию почвы, повышению эрозионной устойчивости почвы, снижению уплотнения, энергетических и материальных затрат. Необходимо учитывать экологические преимущества такой обработки [Мальцев,1988,128 с.].
Установлено, что замена вспашки минимальной обработкой на высо-коокультуренных дерново-подзолистых почвах при одновременном применении высокоэффективных гербицидов способствует повышению урожайности зерновых культур на 3-4 ц/га и снижению энергозатрат на 25-43% [Каштанов, 1990, С. 2-5; Макаров и др., 2002, С.16-17].
Исследования, проведенные в ФРГ в условиях федеральной земли Саксония-Ангальт, позволили установить, что при отказе от вспашки, применение безотвального рыхления с оставлением стерни на поверхности оптимизировало водный, воздушный режимы почвы и способствовало росту урожайности сельскохозяйственных культур [Й. Бишофф, 2007, С. 60-62].
Среди отечественных и зарубежных ученых нет единого мнения о влиянии приемов основной обработки на динамику агрофизических, агрохимических и фитосанитарных показателей дерново-подзолистых почв, и, в конечном итоге, на урожайность сельскохозяйственных культур севооборота в различных почвенно-климатических условиях. Научные данные носят часто противоречивый характер.
В связи с этим, региональная система обработки почвы в севообороте под зернобобовые и зерновые культуры должна строиться с учетом биологических особенностей культур, фитосанитарного состояния полей севооборота, уровня окультуренности почвы и биоклиматических условий. Оптимальные условия для роста и развития узколистного люпина зависят от параметров агрофизических свойств почвы, в частности, плотности как пахотного, так и подпахотного горизонтов почвы. Исследованиями ряда авторов установлено, что максимальная плотность пахотного слоя почвы отмечена при мелком безотвальном рыхлении в сравнении с отвальной обработкой, при этом продуктивность севооборота снижалась на 10-30% [Шептухов, Саранин, 1998, С. 25-28; Якунин, 2006, 19 с.; Григоров и др., 2007, С. 48]. Аналогичные данные были получены в полевых опытах П.С. Семешкиной, (1994); В.А. Гу-лидовой, (1999) и ряда других ученых [Семешкина, 1994, С. 24-25; Гулидо-ва,1999, С. 28 – 29.]
Почвенные условия
Начало лета было прохладным. В июне наблюдалась прохладная погода с частыми ливневыми дождями. Среднемесячная температура воздуха оказалась равной 15С. Дожди ливневые, временами сильные, выпадали в течение месяца. Сумма осадков составила 145 мм, т.е. 167% месячной нормы.
Прохладный июнь сменился теплым, в отдельные периоды жарким и сухим июлем. Среднесуточная температура воздуха в жаркий период (первая и третья декады) была равна 21-22С (на 4-5С выше нормы). В дневные часы воздух прогревался до 26-30С, при понижении температуры (вторая декада) до 19-21С, а месячный максимум составил 31-32С.
В августе месяце наблюдалась умеренно-теплая, в начале периода жаркая погода с ливневыми дождями, временами сильными. Среднемесячная температура воздуха оказалась равной 17С, что на 1С выше климатической нормы.
Вегетационный период сельскохозяйственного сезона 2013 года по условиям тепло и влагообеспеченности был удовлетворительным для роста и развития растений люпина узколистного.
Апрель характеризовался умеренно-теплым температурным режимом. Переход температуры воздуха через +10С произошел 30 апреля (раньше многолетних сроков на 5-8 дней). Среднемесячная температура воздуха соответствовала норме - 5-6С. На 20 апреля почва оттаяла на полную глубину мерзлого слоя. Сумма осадков составила 115% месячной нормы.
Май месяц характеризовался повышенным температурным режимом, превысив среднемноголетнюю на 33,6%. Ливневые дожди в первых двух декадах были редкими, но по интенсивности характеризовались как сильные или умеренные, в третьей декаде частыми. Месячная сумма осадков (113 мм) превысила среднемноголетнее значение более чем в два раза. Первая половина лета характеризовалось повышенным температурным режимом с ливневыми дождями, вторая теплой погодой, с количеством осадков в пределах нормы или ниже.
В июне месяце отмечалась теплая погода. Жара стояла в начале и с 24 по 29 июня, в эти дни среднесуточная температура воздуха была равна 20-23С, что на 4-5С выше нормы. В остальные дни месяца среднесуточная температура была в пределах 17-19С.
Дожди ливневые, временами сильные, выпадали в каждую из декад, наиболее интенсивными были в третьей декаде, с осадками 1 мм и более насчитывалось 8-12 дней. Сумма осадков составила 145% месячной нормы.
Июль характеризовался в основном теплой погодой. Среднесуточная температура воздуха в большинстве дней составляла 18-19, что на 1-2 выше нормы. Сумма осадков 83 мм, т.е.82% месячной нормы.
Август месяц характеризовался в основном теплой погодой с понижением температурного фона в конце периода. Среднемесячная температура воздуха соответствовала норме. С начала вегетации на 31 августа накопилось эффективных температур 1579С, что на 287С больше нормы.
Метеорологические условия вегетационного периода 2014 г. характеризовались повышенными, в сравнении с климатической нормой, среднесуточными температурами воздуха и неравномерным выпадением осадков. Теплый и дождливый май обеспечил появление дружных всходов узколистного люпина и, как следствие, хорошее развитие растений. Благоприятные условия отмечались в июне. Июль отличался засушливой погодой (сумма осадков составила всего 28% от климатической нормы) и повышенными температурами. В целом за май-август сумма среднесуточных температур составила около 109%,от климатической нормы, при этом наблюдался дефицит осадков - 87% от нормы.
Метеоусловия 2015 года были менее благоприятными для выращивания узколистного люпина, из-за критического недостатка осадков во все фазы развития. Их сумма за указанный период составила всего 129 мм, или 41% от среднемноголетнего значения. В первую декаду июня и августа они совсем не выпадали, а в мае и июле выпало от нормы 10 и 62%. Во вторую и третью декады большой разницы не наблюдалось. При этом, среднемесячная температура воздуха находилась на уровне 105% от нормы, и её распределение было равномерным за весь период. ГТК по месяцам равнялся: май – 0,7; июнь – 0,7; июль – 1,1 и август – 0,1. В целом, такие непростые агрометео-условия оказали значительное влияние на эффективность изучаемых приемов технологии возделывания люпина на зерно.
Более 70% пахотных земель Смоленской области занимают дерново-подзолистые почвы, по гранулометрическому составу преимущественно легкого (62%) и среднего суглинка. Песчано-супесчаные почвы занимают 29% общей площади пашни и распространены в южных районах области. Проведенное агрохимическое обследование пашни выявило: общая площадь с низким и средним содержанием подвижного фосфора и обменного калия составляет без малого 700 тыс. га и более 800 тыс. га соответственно; столько же отмечено и кислых почв;. содержание органического вещества в более 50% дерново-подзолистых находится на уровне 1,5-2,0%.
Полевые опыты расположены на одном массиве на типичной для региона почве. Ниже приводится морфологическое описание почвенного разреза, представленного на рисунке 4: Серый с бурым оттенком, среднесуглинистый, комковато Ап 0-28см порошистый, рыхлый, пронизан корнями растений, переход чёткий Белёсый, легкосуглинистый, пластинчатый, уплотненный, А2 29-42см пронизан SiO2 , переход постепенный Неоднородный бурый с белесыми пятнами, среднесуглини-А2В 43-61см стый, пластинчато-рыхловатый, уплотненный, пронизан SiO2 и Fe , переход постепенный
Качество зерна узколистного люпина в зависимости от фосфатного состояния почвы и применения минеральных удобрений
Соотношение элементов питания (N:Р2О5:К2О) не зависело от фосфатного уровня почвы и соответствовало следующим значениям: 1:0,18:0,19. Что касается выноса питательных элементов, то он напрямую зависел от величины урожая и их содержания в нем. При возделывании узколистного люпина Дикаф 14 было вынесено азота на высоком фосфатном фоне – 99,1 кг/га, повышенном – 95,6 кг/га, среднем – 86,8 кг/га, а учитывая то обстоятельство, что люпин связывает атмосферный азот при формировании урожая - коэффициент азотфиксации К = 0,64, отчуждение из почвы составило всего 55-63 кг/га.
Вынос азота с зерном сорта Фазан составил: на почве с содержанием подвижного фосфора 83-89 мг/кг в контрольном варианте 71,0 кг/га, а вариантов с применением удобрений – 88,2 кг/га; содержанием 139-145 мг/кг - 79,7 и 96,4 кг/га; содержанием 194-207 мг/кг – 86,1 и 99,0 кг/га соответственно. А с учетом биологической азотфиксации было вынесено 54-61 кг/га, что практически не отличалось от его выноса продукцией сорта Дикаф 14.
Фосфора и калия было вынесено с естественного фосфатного фона на 11% меньше чем на искусственно созданных, на которых он, в среднем по вариантам, составил 19 и 18 кг/га соответственно.
Математические модели накопления элементов питания в зерне и их вынос основной продукцией в зависимости от изучаемых факторов выглядят следующим образом (таблица 9).
Выполненный статистический анализ методами множественной корреляции и регрессии выявил тесноту зависимости между содержанием питательных элементов в зерне, их выносом и взаимодействием двух факторов – внесением удобрений и обеспеченностью почвы подвижными фосфатами.
Судя по коэффициентам множественной детерминации, наиболее сильно эта зависимость прослеживалась для выноса элементов питания основной продукцией: Дикаф 14 – 87-89%, Фазан – 88-90%, что говорит, в свою очередь, о существенном положительном влиянии взаимодействия изучаемых факторов на исследуемый показатель. Таблица 9 – Зависимость содержания и выноса элементов питания от фосфатного уровня почвы и применения минеральных удобрений (среднее за
Уравнения регрессии и значения коэффициентов детерминации для содержания элементов питания в зерне указывают на иной характер взаимодействия двух факторов. Во-первых, теснота зависимости не так существенна по сравнению с выносом элементов питания продукцией, во-вторых - по некоторым полученным уравнениям регрессии можно заметить, что фосфатный агрофон отрицательно сказался на содержании азота для сорта Дикаф 14, азота и калия - для сорта Фазан. В целом, судя по коэффициентам детерминации, вся зависимость между содержанием элементов питания в зерне и взаимодействием изучаемых факторов находились в следующих пределах: для сорта Дикаф 14 – 46-66%, сорта Фазан – 51-73%. 3.3. Качество зерна узколистного люпина в зависимости от фосфатного состояния почвы и применения минеральных удобрений
Содержание сырого белка в зерне узколистного люпина напрямую зависело от содержания в нем азота. За годы исследований максимальные значения его содержания отмечались при возделывании узколистного люпина Дикаф 14 – 35,37% и 34,87 % при возделывании сорта Фазан в 2013 году (приложения 8 и 9).
В среднем за 4 года содержание сырого белка в зерне сорта Дикаф 14 составило 34,77%, сорта Фазан – 34,18% (рисунок 7). При этом следует отметить, что сильного варьирования как между фосфатными агрофонами, так и вариантами между собой не наблюдалось.
Статистический анализ для обоих сортов, выполненный методами множественной корреляции и регрессии, выявил тесноту зависимости между содержа 63 нием сырого белка (у,%) и взаимодействием двух факторов – внесением удобрений (х,кг/га) и обеспеченностью почвы подвижными фосфатами (z,мг/кг): У =33,66+0,003х-0,002z; R2=0,74 У =33,76+0,002х-0,003z; R2= 0,58 По форме связь линейная, по направлению – прямая. Судя по коэффициентам множественной детерминации R2=0,74 и R2=0,58, вариабельность содержания сырого белка для Дикафа 14 на 74%, а для Фазана на 58% связана с действием изучаемых факторов.
Средневзвешенный выход сырого белка при возделывании узколистного люпина Дикаф 14 и Фазан на агрофоне со средним содержанием подвижного фосфора составил соответственно: 542 и 524 кг, с повышенным содержанием – 598 и 578 кг, 628, высоким – 628 и 600 кг из расчета на гектар севооборотной площади (рисунок 8).
Сбор (кг/га) сырого белка в зерне, в среднем за 2012-2015 гг. Статистический анализ для обоих сортов, выполненный методами множественной корреляции и регрессии, выявил тесноту зависимости между содержанием сырого белка (у,%) и взаимодействием двух факторов – внесением удобрений (х,кг/га) и обеспеченностью почвы подвижными фосфатами (z,мг/кг): У =410+0,7х+0,7z; R2= 87 У =401+0,7х+0,7z; R2= 90 По форме связь линейная, по направлению – прямая. Судя по коэффициентам множественной детерминации R2=0,87 и R2=0,90, вариабельность содержания сырого белка для Дикафа 14 на 87%, а для Фазана на 90% связана с действием изучаемых факторов.
Общеизвестно, что полноценность корма определяется качеством белка, т. е. его аминокислотным составом. Данные, полученные в результате химического анализа, показали: белок зерна люпина обоих сортов содержал двенадцать аминокислот, шесть из которых (лизин, фенилаланин, лейцин, изолейцин, валин, треонин) - являются незаменимыми, так как не могут синтезироваться в организме животных (приложения 10 и 11).
Следует отметить, что уровень фосфатного состояния почвы и применяемые удобрения оказали значительное влияние на качество белка зерна обоих сортов. Так, если в неудобренном варианте на фоне со средней (83-89 мг/кг) обеспеченностью подвижным фосфором общая сумма и сумма незаменимых аминокислот в белке зерна сорта Дикаф 14 равнялась 155,6 и 67,1 г/кг, сорта Фазан 168, 9 и 74,6 г/кг - то на фоне с повышенной (139-145 мг/кг) обеспеченностью она возросла на 9 и 16%, 30 и 37% соответственно (рисунки 9 и 10).
Аналогичная картина наблюдалась по обоим сортам и в варианте с внесением азотно-калийных удобрений: на повышенном фосфатном фоне по сравнению со средним увеличение составило соответственно 25 и 34%, 17 и 20%. Кроме этого, в варианте с применением суперфосфата на повышенном фоне значение по данному показателю в белке зерна Дикаф 14 возросло на 27 и 33%.
Поступление органического вещества и элементов питания в почву при возделывании узколистного люпина
Но это всего лишь количественный эквивалент, так как, при относительно равных показателях, по значимости для плодородия почвы, экобезопасности и энергозатратам навоз менее эффективен по сравнению с люпином, потому что органическое вещество люпина больше содержит органических кислот, выделяющих за короткий промежуток времени большое количество энергии, позитивно воздействующей на почвенные микроорганизмы, что улучшает качество питательных веществ.
Проведя расчет на основе содержания общего азота в растительных остатках и используя коэффициенты азотфиксации, оценили объем поступающего в почву с органическим веществом люпина биологического азота. Результаты показали, что на почве со средним содержанием подвижных фосфатов его количество находилось (в среднем по вариантам) на уровне 51 кг/га, а повышенном и высоком – 57 к/га, т.е. на 12% больше. Следовательно, улучшение фосфатного состояния почвы способствует значительному накоплению почвой как общего, так и биологического азота, без учета которого нельзя правильно обосновать дозы азотных удобрений в поступление органического вещества, и питательных элементов с ним, в почву.
Расчет энергетической эффективности изучаемых способов основной обработки почвы и применения гербицида в опыте №1 показал, что выход общей энергии и чистый энергетический доход на гербицидном фоне по вспашке получены максимальные, соответственно 44,07 и 7,53 ГДж/га, а энергетическая себестоимость одной тонны основной продукции была минимальная – 19,33 ГДж (таблица 18).
При этом следует подчеркнуть: полученная продукция на безотвальном рыхлении и дисковании содержала общей энергии на 10 и 17% меньше, а чистый энергетический доход уменьшился еще больше, соответственно - на 25 и 40%. На безгербицидном фоне наблюдалась аналогичная закономерность. Биоэнергетический коэффициент посева составил больше единицы во всех изучаемых вариантах, за исключением с поверхностной обработкой тяжелой бороной на безгербицидном фоне.
О значительном влиянии на энергетические показатели фосфатного состояния почвы и минеральных удобрений при возделывании узколистного люпина свидетельствуют данные, представленные в таблице 19.
Таблица 19 – Энергетическая эффективность возделывании узколистного люпина на разных фосфатных агрофонах и применения минеральных удобрений (опыт 2, среднее за 2012-2015 гг.)
Вариант Затратыэнергии,ГДж/га Содержание энергии в зерне, ГДж/га Чистый энергетический доход, ГДж/га Энергетическая себестоимость зерна, ГДж/т Биоэнерге-тическийкоэффициент,ед
Так, увеличение содержания энергии в зерне на повышенном и высоком фосфатных агрофонах, по сравнению со средним, составило 14-20%, а чистый энергетический доход увеличился, в основном за счет повышения урожайности, в два и более раз. При этом, энергетическая себестоимость одной тонны основной продукции практически не менялась.
Повышение фосфатного состояния почвы практически не отразилось на энергетической эффективности азотно-калийных удобрений, так как прибавка чистого энергодохода в вариантах с их применением, в сравнении с неудобренными вариантами, по фонам находилась практически на одном уровне – 46-50%.
Наибольший дополнительный чистый энергетический доход (5,99-6,34 ГДж/га) от применения фосфорных удобрений разной растворимости получен на фоне с содержанием Р2О5 в почве 83 – 89 мг/кг почвы. На этом же фосфатном фоне в вариантах с их внесением, в сравнении с вариантом N20K90, возрос биоэнергетический коэффициент посевов – на 14%
В опыте №1 более выгодным, с точки зрения экономической эффективности, выращивание узколистного люпина на зерно было по вспашке на 20-22 см и безотвальном рыхлении на 30-32 см на гербицидном фоне, где условный чистый доход составил 1311 и 1000 руб/т, а уровень рентабельности соответственно – 9,2 и 6,9% (таблица 20).
Улучшение фосфатного состояния почвы оказало различное влияние на агроэкономическую эффективность используемых минеральных удобрений при возделывании узколистного люпина.
Так, если рассуждать с точки зрения рационального использования азотно-калийных удобрений, то их применение на почве с повышенным и высоким содержанием подвижных фосфатов оказалось значительно эффективнее, чем на почве со средним содержанием: окупаемость 1 кг д.в. дополнительной продукцией возросла на 50 и 78%, себестоимость 1 т продукции снизилась на 80-87%, а условный чистый доход и рентабельность возросли более чем в два раза (таблица 21). Таблица 21 – Агроэкономическая эффективность минеральных удобрений от фосфатного состояния почвы при возделывании узколистного люпина (опыт 2, среднее за 2012-2015 гг.)
Наибольшая окупаемость 1 кг д.в. фосфорных удобрений разной растворимости получена на фоне с содержанием Р2О5 в почве 83-89 мг/кг - 7,1 кг зерна от применения суперфосфата и 6,4 кг от фосфоритной муки. На повышенном фосфатном агрофоне их окупаемость снизилась на половину, а себестоимость продукции на 4%, условный чистый доход возрос на 18%. При этом, рентабельность составила 24,1-27,1%.
На высоком фосфатном фоне значения перечисленных показателей существенно не менялись, следовательно, можно сделать вывод, что повышенное содержание фосфатов в почве является оптимальным для выращивания узколистного люпина.