Содержание к диссертации
Введение
Глава I. Состояние изученности вопроса 11
1.1. Факториальные связи урожайности культур с агрометеорологическими условиями и удобрениями 11
1.2. Влияние погоды и минеральных удобрений на качество урожая 23
1.3. Влияние минеральных удобрений на санитарно-гигиенические показатели растениеводческой продукции 61
Глава 2. Условия проведения и методика исследований 64
2.1. Почвенно-климатические условия 64
2.2. Методика проведения исследований 68
Глава 3. Действие и последействие минеральных удобрений на урожай и качество основной продукции культур в зернопропашном свекловичном севообороте 71
3.1. Влияние минеральных удобрений на урожайность и качество озимой пшеницы 71
3.2. Влияние минеральных удобрений на урожайность и качество сахарной свеклы 90
3.3. Последействие минеральных удобрений на урожайность и качество ячменя 106
3.4. Влияние минеральных удобрений на урожайность и качество кукурузы на силос 115
3.5. Последствие минеральных удобрений на урожай и качество зерна гороха 119
Глава 4. Влияние агроклиматических условий на урожайность и качество продукции основных полевых культур 125
4.1. Урожай и качество зерна озимой пшеницы 126
4.2. Урожай и качество корнеплодов сахарной свеклы 132
4.3. Урожай и качество зерна ячменя 144
4.4. Урожай и качество кукурузы на силос 149
Глава 5. Нормативы урожайности и методы прогнозирования продуктивности культур с учетом агроклиматических условий 157
5.1. Нормативы урожайности сельскохозяйственных культур 157
5.2. Методы прогноза урожайности основных полевых культур 160
Глава 6. Влияние погодных условий и мршеральных удобрений на санитарно-гигиенические показатели растениеводческой продукции 164
6.1. Влияние погодных условий и минеральных удобрений на содержание нитратов в продукции 164
6.2. Влияние минеральных удобрений на накопление тяжелых металлов в почве и растениеводческой продукции 169
Глава 7. Влияние минеральных удобрений на продуктивность зерносвекловичного севооборота 171
Глава 8. Экономическая эффективность минеральных удобрений в зерносвекловичном севообороте 178
Выводы 189
Предложения производству 192
Список литературы 193
Приложения 223
- Влияние минеральных удобрений на санитарно-гигиенические показатели растениеводческой продукции
- Влияние минеральных удобрений на урожайность и качество сахарной свеклы
- Урожай и качество корнеплодов сахарной свеклы
- Влияние минеральных удобрений на накопление тяжелых металлов в почве и растениеводческой продукции
Введение к работе
В Центральном Черноземье производится около 9% зерна, 50% сахарной свеклы от общего производства в Российской Федерации, а также значительное количество другой продукции растениеводства и животноводства. Продуктивность возделываемых сельскохозяйственных культур и качество растениевод-ческой продукции подвержены значительным колебаниям. Величина урожайности зависит в основном от двух факторов: объема и эффективности вкладываемых средств и погодных условий.
Действие первого субъективного фактора проявляется в течении более длительного времени, поскольку объем затрат варьируется не ежегодно и, как правило, систематически нарастает за исключением экономических кризисов. Метеорологические условия в отдельные годы могут резко колебаться в сравнении? как с предыдущими годами, так и со средними многолетними. Поэтому изменения погоды в каждом сельскохозяйственном году оказывают решающее влияние на величину урожаев и качество растениеводческой продукции.
Для оценки влияния условий погоды на урожайность во*всем мире используют два способа:
наблюдениям действием'отдельных факторов погоды, их определение и учет;
статистический анализ, позволяющий выявить взаимосвязь погодных условий и колебаний урожайности за длительный период времени.
Между погодными условиями вегетационного периода и эффективностью удобрений существует факториальная связь, которая описывается математическими уравнениями, многие из которых используются в рекомендациях по прогнозированию урожайности и качества.
Однако существующие методы прогнозирования далеки от совершенства, имеют короткий прогностический срок, сложны и трудоемки. Наиболее рациональная методика прогнозирования урожайности сельскохозяйственных культур основана на выявлении основных агротехнических и агрометеорологиче-
ских факторов, влияющих на продуктивность культур, складывающихся в начале вегетации, что дает возможность давать прогноз с 2-4х месячной заблаго-временностью.
Рост продуктивности сельскохозяйственных культур невозможен без постоянной заботы о воспроизводстве почвенного плодородия. Без адекватных вложений нельзя иметь высокопродуктивное земледелие, о чем свидетельствует мировой опыт. За последние 50 лет производство зерна в мире утроилось без существенного увеличения посевных площадей, но при десятикратном увеличении использования удобрений за этот же период.
Напротив, в России уровень применения і минеральных удобрений за последние 17 лет сократился почти в восемь раз. Если в Белгородской»области в 1986 - 1990 гг. на 1 га посевной площади вносили 180 кг минеральных удобрений, то в 2000 году 29,1 кг/га, тогда как в целом по стране - только около 15 кг/га. Спад применения минеральных удобрений в земледелии России был спровоцирован не только реформированием экономических отношений, но и вредной пропагандой загрязнения сельскохозяйственной продукции нитратами и тяжелыми металлами от удобрений.
В почвах Белгородской области за годы химизации средневзвешенное содержание подвижного фосфора и калия в пахотном горизонте увеличилось от 5,5 и 10,5 до 13,1 и 12,8 мг/100 г почвы, что сдержало обвальное падение урожайности сельскохозяйственных культур в последнее десятилетие. Дальнейшее сельскохозяйственное использование черноземов без удобрений приведет к снижению продуктивности земледелия (Авраменко, Лукин, 2001).
В настоящее время, когда дорогостоящие минеральные удобрения малодоступны земледельцам, главным критерием их использования служит высокий уровень экономической эффективности.
Эффективность минеральных удобрений зависит от многих факторов, главными из которых являются: дозы и соотношения, погодные условия, почвенное плодородие, генотип сельскохозяйственных культур и стоимость удобрений и растениеводческой продукции. Факторы, определяющие эффектив-
6 ность удобрений, не постоянны. В этой связи рациональное применение хмине-ральных удобрений было, есть и будет важнейшей задачей земледелия и экологии. Особую актуальность эта проблема приобретает в рыночных условиях.
Известно, что на урожайность сельскохозяйственных культур минеральные удобрения влияют несколько лет, то есть они обладают последействием.
Поэтому эколого-экономическая эффективность применения удобрений
должна определятся не только величиной дополнительного урожая, полученного от оптимальных доз и соотношений азота, фосфора и калия, но и степенью их последействия, а так же санитарно-гигиеническими показателями' продукции.
Актуальность работы. Сложившиеся рыночные отношения в сельскохозяйственном производстве диктуют свои условия, при которых приоритетными являются высокая окупаемость вложенных средств на производство продукции, ее конкурентоспособность, соответствие экологическим требованиям.
Продуктивность сельскохозяйственных культур во многом зависит от доз и соотношений вносимых минеральных удобрений и складывающихся агроклиматических условий, имеющих между собой і- функциональную зависимость (И.С. Шатилов, 1976; В Д. Панников, В.Г. Минеев, 1977; О.В. Сдобникова, 1988; В.И. Лазарев, 1990; Ш.И. Литвак, 1990; А.С. Образцов, 1990; Е.С. Уланова, 1997; А.Н. Косимова, 1998; А.А. Нестеров, Н.И. Аканова, 2001 и др.).
В этой связи приобретает особую актуальность теоретическая разработка и практическое решение задач по прогнозированию продукционного процесса с длительной заблаговременностью с целью получения заданного количества продукции необходимого качества при наименьших затратах труда и средств на ее производство. Значимость и достоверность выполненной работы возрастает в связи с использованием в качестве исходного материала экспериментальных данных длительного стационарного опыта, прошедшего три ротации севооборота и заложенного во исполнение государственного задания по НИОКР 03.03.07 «Определить оптимальные дозы и соотношения минеральных удобрений на основе обобщения результатов многолетних многофакторных опытов в
целях рационального использования удобрений и обеспечения их ассортимента».
Цель исследований: на основании обширного экспериментального материала теоретически обосновать и разработать доступную в практике методику прогноза урожайности и качества возделываемых культур с 2-4-х месячной за-благовременностью, установить рациональные дозы и соотношения минеральных удобрений в севообороте с учетом их прямого действия и последействия в зависимости от погодных условий.
Для реализации намеченной цели определены и решены следующие задачи:
-провести анализ метеорологических характеристик за период с 1979 по 1997 годы;
-сделать расчет и анализ комплексных климатических показателей за 18-летний период исследований;
-осуществить анализ и оценку результатов полевых исследований по определению эффективности удобрений при разных погодных условиях на опытном полигоне;
-дать теоретическое обоснование и разработать новые методы прогноза продуктивности сельскохозяйственных культур;
-установить нормативы урожайности в зависимости от погодных условий;
-изучить действие и последействие различных доз и соотношений минеральных удобрений на урожайность и качество сельскохозяйственных культур зерносвекловичного севооборота;
-установить действие и последействие удобрений на санитарно-гигиенические показатели продукции растениеводства;
-определить эколого-экономическую биоэнергетическую и эффективность применения минеральных удобрений в прямом действии и последействии в зависимости от погодных условий.
Научная новизна работы состоит в разработке методов прогноза продуктивности сельскохозяйственных культур и качества растениеводческой продукции с длительной заблаговременностью, что подтверждено 6 патентами на изобретение. Чрезвычайно важным с точки зрения объективности прогнозирования сельскохозяйственных культур является факт использования не только статистических, а также экспериментальных мнголетних данных, полученных за три ротации многофакторного полевого опыта с привлечение*м метеорологических показателей, снятых на метеостанции, расположенной непосредственно на опытном поле.
При планировании и организации производства предложен метод математического моделирования с использованием индексов продуктивности сельскохозяйственных культур в зависимости от напряженности метеорологических факторов и агрохимических ресурсов.
На основании обширного экспериментального материала установлены нормативы продуктивности'сельскохозяйственных культур с учетом агроклиматических условий.
Разработаны оптимальные дозы и соотношения минеральных удобрений, как в прямом действии, так и в последействии для культур зерносвеловичного севооборота с корректировкой их в зависимости от климатических условий вегетационного периода.
Практическая значимость полученных результатов исследований заключается в предложениях производству запатентованных методов прогнозирования продуктивности культур зерносвекловичного севооборота с длительной заблаговременностью, в установленных нормативах продуктивности сельскохозяйственных культур в зависимости от агроклиматических факторов. Теоретически обоснованные автором оптимальные дозы и соотношения минеральных удобрений под культуры зерносвекловичного севооборота находят применение при составлении проектирования внутрихозяйственного землеустройства и — земледелия для землепользователей всех форм собственности, а также нашли отражение в учебных пособиях по земледелию и агрохимии, используе-
мых при подготовке студентов аграрных ВУЗов и С СУ Зов; повышении квалификации слушателей в системе дополнительного профессионального образования.
Основные защищаемые положения:
-методы заблаговременного прогнозирования продуктивности сельскохозяйственных культур на основе агроклиматических факторов и уровней удобренно-сти;
-математические модели формирования продуктивности культур зерносвекло-вичного севооборота;
-нормативы прибавок урожая сельскохозяйственных культур с учетом изменений погодных условий и уровня удобренности;
-качество растениеводческой продукции изменяется при*различной напряженности агроклиматических факторов;
-экономическая эффективность минеральных удобрений тесно связана с погодными условиями вегетационного периода.
Реализация полученных результатов. Экспериментальные данные, научные положения-диссертанта используются директивными органами при составлении прогноза состояния земледелия Белгородской области, учтены при разработке Белгородской областной Думой регионального закона* об охрване почв і и рациональному использованию природных ресурсов (1998-2003 г.), нашли отражение в рекомендациях по эффективному использованию земли (2000 г.), в учебно-методических пособиях «На пути к устойчивому сельскохозяйственному производству» (2003 г.), «Адаптивные технологии в ландшафтном земледелии» (2003 г.).
Апробация.работы. Основные положения диссертации докладывались и обсуждались на заседаниях Ученых советов Белгородского НИИСХ, Белгородского ИППК кадров агробизнеса, на Всероссийских координационных совещаниях участников Географической сети опытов с удобрениями (Москва, ВИУА, 1998, 2001 гг.), на 11, 111, У и У111 Международных научно-практических конференциях «Проблемы сельскохозяйственного промизводства на современ-
ном этапе и пути их решения (Белгород, БГСХА, 1998, 1999, 2001-2004 гг.), международном симпозиуме «Последействие удобрений и его прогнозирование» (Немчиновка, ВНИПТИХИМ, 2003 г.).
Публикации. Основное содержание и результаты исследований по теме диссертации изложены в 27 научных работах, включая 3 коллективные монографии.
Объем и структура работы. Диссертация изложена на 250 стр. компью-
терной верстки формата А4, состоит из введения, восьми глав, выводов и пред-
/ ложений производству. Работа иллюстрирована 83 таблицами, 16 рисунка-
I ми. Приложения включают 33 таблицы, в списке использованной литературы
345 публикации, в т.ч. 12 на иностранных языках.
Декларация личного вклада автора в результаты исследований. Участие в качестве ответственного исполнителя в проведении многофакторного полевого опыта ЦЧФ ВИУА (Белгородский НИИСХ), обобщение экспериментальных материалов, сбор и математическая обработка исходных биотических и абиотических данных при составлении моделей продуктивности зерносвекло-вичного севооборота, разработка объективных методов прогнозирования продуктивности, изложение выявленных закономерностей при установлении оптимальных доз и соотношений минеральных удобрений под культуры севооборота в прямом действии и последействии, формулировка выводов и предложений производству.
Автор выражает глубокую благодарность научному консультанту доктору с.-х. наук Черкасову Г.Н. за оказанную неоценимую помощь в теоретическом обосновании научных положений диссертации. При проведении полевых наблюдений и учетов в многофакторном опыте, сборе исходной информации для установления математических зависимостей при разработке моделей продуктивности, методов прогнозирования автор диссертации тесно сотрудничал с профессором Акуловым П.Г., кандидатом с.-х. наук Сокоревым Н.С., за что приносит им особую благодарность и признательность.
Влияние минеральных удобрений на санитарно-гигиенические показатели растениеводческой продукции
По данным Б.С. Носко и Н.А. Кучер (1974), на черноземах увеличение содержания подвижного фосфора-с 3 до 10 кг повышало урожайность озимой пшеницы с 16,6 до 22,8 ц/га. Фосфорные удобрения в дозах 40-120 кг/га на фоне N40K40 увеличивали урожайность зерна озимой пшеницы на 5,7 - 11,5 ц/га на естественном фоне и не были эффективны при хорошей обеспеченности почв фосфором.
В стационарном опыте Кубанского СХИ (П.В.Носов, 1982) на выщелоченном черноземе при содержании Р205 18,4 мг/100г почвы на фоне N9oK50 получено 46 ц/га зерна. Прибавка урожайности от дополнительного внесения Рбо составляла 2,7 ц/га. Увеличение дозы Pigo не способствовало росту урожайности.
В составе полного минерального удобрения, как отмечают М.П. Сонько, В.Б. Коваленко и В.И. Шрамко (1973), ведущая роль в повышении урожайности зерна на оподзоленных и выщелоченных черноземах с низким и средним содержанием Р2О5 принадлежит фосфорным удобрениям, а в улучшении качества зерна-азотным.
В лесостепных районах ЦЧЗ на выщелоченных, оподзоленных черноземах и темно-серых почвах со средним содержанием подвижного фосфора прибавка урожайности озимой пшеницы от внесения 60 кг, га Р2О5 составила в среднем 6 ц/га (Л.М. Державин и др. 1977). Однако А.В. Петербургский , В.И. Никитишен, 1970 отмечает, что при недостатке азота в почве фосфорные удобрения не всегда эффективны.
В.Г. Минеев, М.М. Ивлев, Д.М. Аникст (1980) отмечают, что в ЦЧ районе действие фосфорных удобрений более эффективно в степных районах на обыкновенных и южных черноземах, недостаточно обеспеченных подвижным фосфором. Оптимальная доза фосфорного удобрения 60 кг/га дает возможность не только компенсировать вынос, но и создавать предпосылки для увеличения фосфатного уровня почв. В то же время высокое действие повышенных доз фосфорных удобрений отмечалось в условиях лесостепи на выщелоченном черноземе средне обеспеченном фосфором. Урожайность озимой пшеницы на контроле составилиа 32,7 ц/га, при внесении N135P90K90- 45,9 ц/га, а при N135P135K90 - 49,7 ц/га (А.Н. Ко-силова.1983 и Н.Ф.Ишкова; 1983).
В.В. Турчин, А.Г. Мусатов (1976) и др. ученые считают, что эффективность азотных и фосфорных удобрений вносимых под озимую пшеницу отдельно и в разных сочетаниях на черноземах находятся в зависимости от содержания азота и фосфора в почве.
Как отмечают П.Г. Адерихин, Е.П.Тихова, 1969, Г.А. Булаткин, 1968, В.Н. Никитишен, 1972, В.Г. Минеев, М.М.Ивлев; 1977, Л.М. Державин и др., 1977 зерновые культуры на черноземных почвах тяжелого механического состава, хорошо обеспеченные калием, в основном удовлетворяют потребности в нем за счет мобилизации из почвенных запасов. Поэтому они слабо реагируют на внесение калийных удобрений. Однако это справедливо, когда применяют низкие дозы азотных и фосфорных удобрений и получают сравнительно низкие урожаи. При внесении» повышенных доз указанных элементов необходимо применять на черноземах и высокие дозы калийных удобрений, исключение которых из состава полного минерального удобрения приводит к снижению урожайности (Ю.К.Кудзин,1973, А.Я. Гетманец и др.,1973, В.Н.Никитишен,1975).
С увеличением доз калия интенсивность фотосинтеза снижается. Это привело многих исследователей к выводу о слабом влиянии калия на урожайность озимой пшеницы. При повышенной обеспеченности азотом максимум интенсивности этих процессов отодвигается к более высоким дозам калия (Alten,Colze,1937).
Зимостойкость озимой пшеницы по пару в ЦЧЗ на разно удобренных фонах тесно коррелирует (г = 0,89) с ее урожайностью. Уменьшение дозы калия с 60 до 30 кг/га в полном удобрении снижает перезимовку озимой пшеницы на 10-13% ( А.Н. Косилова,1983). Лучшей перезимовке озимой пшенице на удобренных вариантах, видимо, способствовало то, что фосфор и калий заметно повышает содержание Сахаров, а ионы калия, кроме того, снижают процесс обезвоживания растительной клетки, о чем говорят работы И.М. Васильева, 1953, П.И. Туманова, 1955, В.Г. Ми-неева, 1966, В.Н. Мусич,1966.
А.Б. Возбуцкая (1968) считает ошибочным мнение, что на богатых калием черноземах зерновые культуры не отзываются на калийное удобрение. При наличии в севообороте сахарной свеклы потребность в калии при этом резко возрастает.
Ю.К. Кудзин (1960) объясняет повышение эффективности калийных удобрений при внесении азотно-фосфорных на черноземах не истощением почвы в отношении этого элемента, а создающимся неблагоприятным соотношением питательных веществ.
Под влиянием азота повышается прибавка урожайности сельскохозяйственных культур от калия и возрастает коэффициент использования калийных удобрений (Т.И. Иванова, Р.Н. Кожемякова, 1970, С.Н. Жуков, 1983). Известно также, что калий повышает устойчивость пшеницы к грибковым бактериальным заболеваниям (П.Е. Суднов, 1965, И.М. Коданов, 1976, Н.С. Сокорев, 1987).
СМ. Гуревич (1962), Н.С. Сокорев (1987) установили, что высокая эффективность калийных удобрений на урожайности озимой пшеницы по черному пару на черноземе отмечается во влажные годы, когда в результате обилия осадков происходит сильное полегание растений, или же в годы засушливые с суховеями, когда пшеница подвергается сильному запалу. В обычные годы, когда пшеница более или менее нормально развивалась, калий дает незначительные прибавки урожайности зерна. Авторы считают, что калийные удобрения, внесенные на паровых полях, являются стабилизирующими факторами для урожайности пшеницы в неблагоприятные для ее развития годы.
Работами многих авторов показано, что на почвах ЦЧЗ, особенно обедненных доступными формами элементов питания, наиболее эффективно полное минеральное удобрение (М.Е. Пронин, И.А. Колязин,1964, Г.А. Булаткин, 1971, В.Г. Минеев, 1966, Н.Р. Асыка, 1980, А.Н. Косилова, 1983)
По данным Н.А. Преснякова, Л.И. Гридяевой и Г.В. Дубининой (1981), на выщелочном черноземе, среднеобеспеченном подвижным фосфором и высоко калием, при размещении озимой пшеницы по черному пару самая высокая урожайность 63,2 ц/га получена при внесении ИбоРбоКбо» прибавка урожайности составила 13,8 ц/га. На типичном черноземе с такой же обеспеченностью фосфором и калием, но при размещении озимой пшеницы по гороху наибольшая прибавка зерна — 17,5 ц/га получена на варианте NgoPnoIQo Л.В. Павловский (1977) установил, что на выщелоченном черноземе ЦЧЗ с низким содержанием подвижного фосфора максимальная» прибавка урожайности озимой пшеницы - 9 ц/га или 40,2% по сравнению с контролем получена от внесения N90P120K90.
На основании литературного обзора В.Г. Минеев, М.М. Ивлев, Д.М. Аникст пришли к выводу, что под озимую пшеницу по чистому пару и после бобовых культур необходимо внесение N4oP6oIQo- По занятым паром доза полного удобрения равна ІМбо-здРбо&ш» а однако в районах с недостаточностью увлажнения доза азота не должна превышать 60 кг/га д.в.
В исследованиях Н.М. Доманова (1979) показано, что в засушливые годы по вико-овсу эффективной была доза азота равная 90 кг/га в составе полного минерального удобрения. На контроле получено 40,6 ц/га, по фону РбоКбо -44,3, при внесении на этом фоне 90 кг азота до посева урожайность достигала 56,1 ц/га, а при внесении в подкормку - 49,9 ц/га. Урожайность озимой пшеницы по черному пару на контроле составила 41,4 по фону РбоКбо — 47,1 внесение 60 кг азота с осени на фоне РК повышало урожайность до 58,4 ц/га, а при весенней подкормке в той же дозе - до 53,4 ц/га. Следовательно, в засушливые годы основное внесение азотных удобрений имеет преимущество перед ве-сеннм, оптимальная доза более высокая.
Влияние минеральных удобрений на урожайность и качество сахарной свеклы
Сахарная свекла - ведущая техническая культура ЦЧЗ, где она занимает ежегодно около 5 % пашни. Культура требовательная к почвенным условиям и уровню минерального питания. Для образования урожая корнеплодов 300 ц требуется 150-180 кг N, 50-60 кг P2Os и около 200 кг К20. Для своего роста и развития сахарная свекла нуждается в обилии света и тепла. Потребность сахарной свеклы в воде в период вегетации неодинакова. Ко времени прорастания требуется достаточное количество воды. Начинающиеся вслед за этим операции по уходу облегчаются, если в этот период выпадает мало дождей. С июня до августа, во время наибольшего прироста массы, потребность в воде большая. Наконец для вызревания свеклы благоприятно отсутствие слишком сильных дождей в сентябре. Длительные засушливые периоды, так же как и затяжные дожди, сопровождающиеся холодной погодой, уменьшают урожайность (Коп-necke Н., Oehme Н., 1965).
Формирование корнеплода, зависит также и от температуры почвы и воз духа. Наибольший прирост корнеплодов отмечается, когда в июле и августе высокая температура почвы сочетается с обилием влаги в почве (Eich D., 1966). Зависимость урожайности сахарной свеклы от доз удобрений в разные периоды ведения севооборота выражалась уравнениями, приведенными в таблице 18.
Опыты показали, что главную роль в повышении урожайности сахарной свеклы играли азотные удобрения.
Азотные удобрения, за исключением 1981г., где отмечалось взаимодействие азотных удобрений с калийными, обеспечивали самые высокие прибавки урожайности при раздельном внесении. Так, применение азотных удобрений в дозах 90, 180 и 270 кг/га за годы первой, второй и третьей ротаций севооборота повышало урожайность корнеплодов сахарной свеклы соответственно на 0-109, 0-135 и 0-160 ц/га (табл. 19).
Эффективность азотных удобрений зависела от погодных условий. Самые высокие прибавки корнеплодов сахарной свеклы от азотных удобрений получены в годы, когда в предыдущем ноябре выпало минимальное количество осадков. Так, при выпадении в ноябре 10-44 мм осадков прибавки от азотных удобрений в дозе 90-270 кг/га составили 74-160ц/га, а при 64-99 мм соответственно 0-57 ц/га. Между отзывчивостью сахарной свеклы на азот и осадками в ноябре предыдущего года существует обратная зависимость. Коэффициент корреляции между осадками и рассчитанными по уравнениям прибавками урожайности корнеплодов от азотных удобрений составил 0,97, а между осадками и фактическими прибавками - 0,76.
Связь между осадками в ноябре предыдущего года и эффективность азотных удобрений в текущем году описывается уравнением регрессии: У= 119,7 - 1,18Х, где У — прибавка урожайности сахарной свеклы от азотных удобрений в дозе 90 кг/га, х - осадки в ноябре месяце. Наиболее очевидным объяснением этого явления можно считать вымывание нитратного азота из почвы дождями.
Тесную зависимость между количеством зимних осадков (ноябрь-март) и отзывчивостью сахарной свеклы на азот (Г=0,71) впервые установили Бойд и другие (1957) в Англии. На основании установленных закономерностей по количеству осадков, выпавших в ноябре, можно с уверенностью прогнозировать эффективность азотных удобрений и продуктивность сахарной свеклы за девять месяцев до уборки, что имеет огромное экономическое значение. Внесение азотных удобрений целесообразно осуществлять весной, чтобы избежать непроизводительные потери азота в осенне-зимний период. По результатам наблюдений фосфорные удобрения, внесенные под сахарную свеклу, действовали слабее, чем азотные.
Применение фосфорных удобрений в дозе 50-150 кг/га увеличивало урожайность сахарной свеклы по ротациям севооборота на 0-123 ц/га. Между эф- фективностью фосфорных и азотных удобрений связь обратная. Коэффициент корреляции равен - 0,58. Эффективность фосфорных удобрений зависела на 33,6 % от азотных. Связано это с антогонизмом ионов. Высокие концентрации ионов NO3 в известной степени затормаживают поступление в растения ионов РО4 и Р03 равно как ионы РО4 и РОз препятствуют усвоению растениями анионов N03.
Другой причиной определяющей эффективность фосфорных удобрений на сахарной свекле является содержание в почве подвижного фосфора. Содержание подвижного фосфора в третьем поле было в 1,5 раз выше, чем в первом и втором. Поэтому на третьем поле в 1988 и 1993 гг. прибавки от фосфорных удобрений не получены (табл. 20).
В условиях рассматриваемого опыта проявилось неустойчивое по годам взаимодействие азота и фосфора. С увеличением доз азотно-фосфорных удобрений прибавки урожайности за счет взаимодействия в прохладном, сухом (в л июне-августе выпало 127 мм осадков) 1983 году были отрицательными (-2,6) — (-7,9) ц/га, а во влажные теплый и холодный (170-207 мм) 1991 и 1993 гг. соответственно положительными 16-129 ц/га (табл. 21).
Урожай и качество корнеплодов сахарной свеклы
Мощным фактором увеличения урожайности сахарной свеклы является внесение минеральных удобрений. Они при любых погодных условиях повышают урожайность в 1,3-2,0 раза. С их помощью в засушливые годы можно получить такие же урожаи, как во влажные без применения удобрений.
Таким образом, глубокие знания о влиянии погоды и минеральных удобрений на урожайность сахарной свеклы приобретают особую актуальность в период экономического кризиса, диспаритета цен на промышленную и продовольственную продукции.
К посеву сахарной свеклы приступают, когда температура почвы на глубине 5-10 см превысит 5С и почва достигнет физической спелости - хорошо крошится и содержит достаточно влаги. Данный период (апрель) обычно совпадает с массовым севом яровых колосовых культур. При высокой температуре воздуха, как правило, сопровождающейся суховеями, в период сева сахарной свеклы поверхностный слой почвы высыхает, из-за недостатка влаги всходы появляются недружно. Молодые неокрепшие всходы плохо растут и развиваются, испытывают стресс, это откладывает негативный отпечаток на величину будущего урожая. Следует иметь ввиду, что положительная обратная связь температуры воздуха в апреле-мае на урожай корнеплодов проявляется когда посев сахарной свеклы проводят в прогретую до 5С почву. Высев семян в несозревшую, холодную почву, заиливание почвы и образование почвенной корки приводит к развитию корнееда. Сильно поврежденные растения, часто гибнут. У переболевших растений остаются перетяжки шейки, различные деформации корня. Такие растения сильно отстают в росте. Масса корнеплода значительно меньше, чем у здоровых. На практике, из-за большого объема весенне-полевых работ, с посевом почти всегда запаздывают и корнеед особого вреда не причиняет, весной гораздо опаснее для свеклы вредители. Первым при прорастании семени трогается в рост зародышевый корешок. Затем разрастается подсемядольное колено (эпи котиль), которое вытягивает зародышевые листочки (гипокотиль) из гнезда ко робочки и выносит их на поверхность. До выхода семядолей на поверхность росток питается за счет запасов питательных веществ в семени, которых немно го. С момента появления семядолей свекловичное растение переходит на пита ние, добываемое в результате своей жизнедеятельности. Несмотря на небольшие размеры семядолей роль их очень большая. Урожайность сахарной свеклы резко снижается при повреждении семядолей, и тем более при их уда лении, даже когда образовались первые настоящие листья, функционирование семядолей длится 15-20 дней и отмирают они после появления третьей четвертой пары настоящих листьев (В.А. Петров, В.Ф. Зубенко, 1981). Отсюда ясно, какой огромный вред приносят сахарной свекле пробуждающиеся вреди тели, повреждая или уничтожая семядоли. В Центральном Черноземье наибо лее опасными весенними вредителями всходов являются свекловичные долго носики и свекловичные блошки. Взрослые жуки зимуют, главным образом, на свеклянищах: засоренных сорняками участках, на полях многолетних трав в ле сополосах и т.д. В конце марта - начале апреля жуки пробуждаются и ползая питаются вначале сорняками вблизи мест зимовки, а затем перелетают на посе вы свеклы. Миграция жуков начинается с повышением температуры воздуха до 18-20 С. Таким образом, если температура воздуха в апреле-мае ниже 18 С пора-жаемость молодых растений сахарной свеклы достигает минимума, а урожайность корнеплодов максимума. Важным показателем продуктивности сахарной свеклы является ее сахаристость. Исследования показали, что сахаристость корнеплодов сахарной свеклы очень тесно связана со среднесуточной температурой воздуха в апреле-мае. Коэффициенты линейной корреляции на контроле и фоне N180P100K180 соответственно составили: 0,91 и 0,95. Высокая форма связи между сахаристостью корнеплодов сахарной свеклы и среднесуточной температурой воздуха в апреле-мае описывается следующими уравнениями регрессии Снижение сахаристости корнеплодов сахарной свеклы под действием азотных удобрений хорошо изложено в литературе и сомнений не вызывает. Отрицательное влияние среднесуточной температуры воздуха в апреле-мае на сахаристость сахарной свеклы явление новое, требующее интерпретации. Считаем, что оно лежит на поверхности биологии сахарной свеклы.
Сахарная свекла имеет двухлетний цикл развития. В первый год из семени формируется корнеплод с розеткой листьев, а на второй год образуется цветоносные побеги, на которых образуются семена. Однако двухлетний цикл может нарушаться. В холодные весны при удлиненном световом дне, растения сокращают цикл развития и пытаются сформировать цветочные побеги в первый год жизни. У таких растений корнеплоды имеют пониженное содержание сахара и повышенную их деревянистость.
Влияние минеральных удобрений на накопление тяжелых металлов в почве и растениеводческой продукции
Окупаемость затрат чистым доходом от ротации к ротации возросла от 4,5-3,1 до 5,9-4,7 руб./руб. и снижалась с ростом доз минеральных удобрений от 4,5-7,2 до 3,1-4,0 руб./руб.
Расчеты показали, что в среднем за годы исследований чистый доход от последействия минеральных удобрений на фуражном ячмене с ростом доз от N9o Рию К9о до N27o Р150 K180 повышался от 1219 до 2755 руб. с 1 га, а с ростом окультуренности почвы на фоне высоких доз от 1970 до 4015 руб./га (табл. 79) Нами было установлено, что последействие минеральных удобрений в дозах не превышающих Niso Pi50 К90 позволяет получить зерно пивоваренного ячменя, стоимость которого в 1,58 раз больше чем фуражного. А это значит, что чистый доход от реализации дополнительного урожая пивоваренного ячменя, по сравнению с фуражным, возрос в 1,5 раз.
В связи с тем, что при возделывании ячменя после сахарной свеклы, затраты на применения удобрений отсутствовали, а имели место только затраты на уборку, доработку и реализацию дополнительного урожая от последействия удобрений, окупаемость затрат чистым доходом здесь очень высокая около 9 руб./руб.
Учет действия и последействия минеральных удобрений в дозах от N90P100K.90 Д N270P150K90 при разовом их внесении под сахарную свеклу и ячмень показал, что чистый доход от продажи сахарной свеклы и ячменя в среднем возрос от 11859-17774 до 13593-20529 руб. или на 15-16% по сравнению с сахарной свеклой, а окупаемость затрат чистым доходом возросла соответственно в 3 раза (приложение 25).
Оплата 1 кг питательных веществ дополнительным урожаем сахарной свеклы и ячменя с ростом доз составила 13,0-10,4 кг зерн. ед.
Экономическая эффективность применения минеральных удобрений тесно связана с погодными условиями, т.е. она в разные годы различна. Чистый доход от использования удобрений под сахарную свеклу и ячмень в благоприятные годы более чем в 2 раза выше по сравнению с неблагоприятными. Так, в засушливом 1981 и избыточно влажном 1982гг. от применения минеральных удобрений в дозе N180P150K90 до N270P150K90 чистый доход составил 9034-10503 руб./га, а в нормальных 1992-1993 г. соответственно 21322-25279 руб./га такая же закономерность наблюдается и в звене кукурузы на силос горох.
Исследования показали, что кукуруза на силос хорошо отзывается на азотные удобрения и почти не реагирует на фосфорно-калийные. Так, в среднем за 9 лет оплата 1 кг питательных веществ удобрений приростом зеленой массы кукурузы в молочно-восковой спелости от Ыбо - Niso составила 101-53 кг, а от N60 Р5о К60 - Ni80 Р50 К60 -39,2-37,8 кг (табл. 80).
В среднем за годы исследований самый высокий чистый доход на кукурузе 1139 руб./га получен от азотных удобрений в дозе 120 кг/га. При внесении под кукурузу N6o и Niso чистый доход был меньше 1111 и 1002 руб./га, а при Niso Р50 Кбо и Niso Р50 Кбо снизился почти в двое 623 и 540 руб./га. Несколько лучший чистый доход 948 руб./га получен от внесения под кукурузу удобрений N120 Р50 Кбо Последействие минеральных удобрений на горохе в дозах N]2o и N120P50K60 позволяет в среднем за две ротации дополнительно получать чистый доход в количестве 558 и 839 руб./га, что составляет около 40% (табл. 81)
В сумме чистый доход на кукурузе и горохе от внесения N120-N120P50 К6о составил 1656-1600 руб./га. Таким образом с агрономической экологической и самое главное экономической точки зрения применения минеральных удобрений в повышенных дозах: Ni8o-27oP5oK9o под сахарную свеклу и Nj2o или N120P50K60 под кукурузу на силос прием выгодный, а с учетом последействия на ячмене и горохе просто необходимый. Однако необходимо учитывать тот факт, что при рыночной экономике цены на сельскохозяйственную продукцию могут резко колебаться как по годам так и в течении года, что в свою очередь отразится на экономических показателях. Если представить, что взятые нами при расчетах цены упадут в половину, то и тогда рекомендуемые дозы окажутся экономически выгодными, поскольку окупаемость затрат чистым доходом на сахарной свекле и ячмене составляет 13,0-14,7 руб./га, а на кукурузе и горохе 1,1 руб./руб., при падении цен из всех культур только кукуруза на силос может оказаться малоприбыльной. В настоящее время оценить эффективность влияния погодных условий и удобрений на продуктивность сельскохозяйственных культур в денежном эквиваленте проблематично. Во-первых, существующий диспаритет цен на продукцию сельского хозяйства и промышленность, является причиной искаженных взаимосвязей в современной сфере сельскохозяйственного производства. Во-вторых , из-за нестабильности цен на энергоносители и средства химизации. Поэтому наиболее эффективно проводить биоэнергетическую оценку изучаемых факторов. Цель биоэнергетической оценки эффективности проиводства продукции сельского хозяйства - определить окупаемость затрат совокупной энергии , энергией, накопленной во всем урожае или части его, а также выявить уровень энергоемкости полученной продукции. Расчеты биоэнергетической эффективности производства продукции культур севооборота в зависимости от погодных условий и удобрений приводятся в таблицах 82-84.
