Окупаемость кг д.в. продукцией, кг

На правах рукописи
Дьяченко Евгения Николаевна
ПОДВИЖНЫЙ АЗОТ В СЕРОЙ ЛЕСНОЙ ПОЧВЕ В ЗАВИСИМОСТИ ОТ
ЕЕ ОСНОВНОЙ ОБРАБОТКИ И ПРИМЕНЕНИЯ
УДОБРЕНИЙ В ПРИБАЙКАЛЬЕ
Специальность 06.01.04. – агрохимия
Автореферат
диссертации на соискание ученой степени
кандидата сельскохозяйственных наук
Новосибирск – 2009
1
Работа выполнена в лаборатории агрохимии и защиты растений
Иркутского научно-исследовательского института сельского хозяйства СО
Россельхозакадемии в 2002- 2005 гг.
Научный руководитель:
доктор сельскохозяйственных наук, профессор
Мальцев Валерий Трофимович
Официальные оппоненты: доктор биологических наук,
старший научный сотрудник
Шарков Иван Николаевич
кандидат сельскохозяйственных наук
Митракова Анна Григорьевна
Ведущая организация: Сибирский НИИ сельского хозяйства СО РАСХН
Защита состоится «22» мая
2009 г. в 10 часов на заседании
диссертационного совета ДМ 220.048,02 при Новосибирском государственном
аграрном университете по адресу: 630039, г. Новосибирск, ул. Добролюбова,
160. Тел./факс: (383)-267-05-10
С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Новосибирского
государственного аграрного университета.
Автореферат разослан «___» ___________ 2009 г.
Ученый секретарь
диссертационного совета
П.С. Широких
2
ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
Актуальность темы. Научно обоснованная система земледелия требует
оптимального сочетания различных факторов, влияющих на урожайность
сельскохозяйственных культур и плодородие почвы. Среди них особенно важны
способы обработки почвы и система удобрений, которые в основном определяют
сохранение
почвенного плодородия. Безусловно, в современных условиях
большое значение имеет поиск экономических, энергосберегающих способов
обработки почвы и внесения удобрений, обеспечивающих экологическую чистоту
агроценоза и оптимальный круговорот питательных веществ в земледелии
(Горбылева и др., 2002). Азот является основным лимитирующим элементом для
растений практически во всех зонах, где возделывают сельскохозяйственные
культуры (Эндрюс, 1959; Кук, 1975; Кореньков, 1976; Nichols, Allinson, 1983;
Greenwood, Draycott, 1988). Из-за дефицита азота генетический потенциал полевых
культур, как правило, полностью не реализуется (Назарюк, 2002).
Известно, что накопление подвижного азота в почвах Западной Сибири
зависит от приемов основной обработки почвы (Каштанов, 1965; Вилесов, 1972;
Гамзиков, 1981; Холмов, 1984; Власенко, 1995; Каличкин, Ким, 1996; Сапрыкин,
2004 и др.). Установлено, что минимальные и плоскорезные осенние обработки
ведут к значительному снижению запасов подвижного азота. В Восточной Сибири
вопросы азотного режима в почвах в зависимости от ее обработки и степени
удобренности изучены недостаточно. В связи с этим изучение подвижного азота в
почве и его роль в оптимизации азотного питания при разных способах обработки и
внесения удобрений представляется крайне актуальным.
Цель исследований – выявить в условиях Прибайкалья особенности азотного
режима серой лесной почвы в зависимости от способов основной обработки и
применения удобрений, обосновать параметры использования ресурсосберегающих
приемов обработки почвы в четырехпольном плодосменном севообороте.
Задачи исследований:
1. Изучить влияние основной обработки и удобрений на содержание
нитратного, аммонийного и легкогидролизуемого азота в серой лесной
тяжелосуглинистой почве.
2. Установить последействие основной обработки почвы и удобрений на
содержание подвижного азота.
3. Определить урожайность полевых культур и продуктивность севооборота в
зависимости от основной обработки и степени удобренности почвы.
4. Дать энергетическую и экономическую оценку эффективности различных
приемов основной обработки почвы в плодосменном севообороте.
Научная новизна. Впервые в условиях Прибайкалья изучена динамика
подвижных
форм азота
(нитратного,
аммонийного,
минерального и
легкогидролизуемого) на серой лесной тяжелосуглинистой почве при разной
степени ее удобренности и способах основной обработки в плодосменном
четырехпольном
севообороте. Установлено, что содержание разных форм
3
подвижного азота мало зависит от основной обработки почвы. Минимизация не
приводит к его снижению.
Защищаемые положения:
1. Особенности азотного режима серой лесной тяжелосуглинистой почвы в
зависимости от ее основной обработки и применения минеральных удобрений.
2. Продуктивность плодосменного севооборота при разных способах
обработки почвы и системах удобрений.
Практическая значимость работы. Полученные данные позволяют
обосновать для сельхозтоваропроизводителя систему применения удобрений в
зависимости от минимизации обработки почвы и рекомендовать для лесостепной
зоны региона плодосменный севооборот, включающий ресурсосберегающую
технологию основной обработки почвы. Результаты исследований прошли
производственную проверку в 2005-2006 гг. в опытно-производственном хозяйстве
«Элита» Эхирит-Булагатского региона Иркутского научно-исследовательского
института сельского хозяйства и внедрены на площади 800 га.
Апробация работы. Основные положения диссертации доложены на ученых
советах Иркутского НИИСХ, на международной научной конференции,
посвященной 100-летию со дня рождения основателя кафедры агрохимии ИрГСХА
профессора А.Н.Угарова и 70-летию кафедры (8-9 июня 2005 г.), на международной
научно-практической конференции молодых ученых (г. Омск, 11-12 июля 2006г.), на
II Международной научно-практической конференции, посвященной 75-летию
кафедры почвоведения Иркутского государственного университета (г. Иркутск, 2-7
сентября 2006г.), на научно-практической конференции, посвященной 50-летию
Иркутского НИИСХ (г. Иркутск, 25 декабря 2006г.), на научно-практической
конференции «Проблемы устойчивого развития регионального АПК», ИрГСХА
(Иркутск, 2006 г.). Изложены в научных отчетах по госбюджетной тематике НИР
института за 2001-2005 годы и в периодической печати.
Публикации. По теме диссертации опубликовано 10 работ, в том числе одна в
издании, рекомендованном ВАК (журнал «Агрохимия») и 9 публикаций в
материалах международных и научно-практических конференций.
Структура и объем работы. Диссертация изложена на 132 страницах
компьютерного текста, содержит 34 таблицы, 13 рисунков, 17 приложений и состоит
из введения, 3 глав, заключения, выводов, предложений производству. Список
литературы включает 179 источников, в том числе 27 иностранных авторов.
Объекты, условия и методы проведения исследований. Полевые
исследования проводили в 2002-2005 гг. на опытном поле Иркутского НИИСХ.
Почва участка серая лесная, тяжелосуглинистая с выраженной зернисто-комковатой
структурой. Содержание гумуса 4,9%, общего азота 0,25%, легкогидролизуемого
68,0, аммонийного 8,2, нитратного 7,0 мг/кг; Р2О5 и К2О (по Кирсанову)
соответственно 10,0-12,0 и 8,0-10,0 мг/100 г почвы, рНсол-4,2-4,5, гидролитическая
кислотность 6,5-8,9, сумма поглощенных оснований 26,0-27,4 мг-экв./100г почвы,
степень насыщенности основаниями 71,8-77,1%.
Схема плодосменного севооборота: кукуруза (на силос), ячмень+клевер,
клевер (на сидерат), пшеница. В этом севообороте изучались три системы основной
4
обработки почвы, на которые накладывалось три варианта минеральных удобрений:
1) система (контроль) – ежегодная вспашка под все культуры севооборота; 2)
система – безотвальная обработка под кукурузу и ячмень, вспашка клевера под
пшеницу; 3) система – поверхностная обработка под кукурузу и ячмень, вспашка
клевера под пшеницу. Вспашку проводили плугом ПН-4-35 на глубину 20-22 см,
безотвальную обработку плугом ПН-4-35 со снятыми отвалами на глубину 20-22 см
и поверхностную – агрегатом АКП-4 на глубину 10-12 см. Площадь поля
севооборота составляла 0,5 га, варианта с обработкой почвы – 510 м2, повторность
опыта трехкратная. Площадь удобряемой делянки равнялась 105 м2, общее
количество делянок-144, из них 36 по обработкам и 72 с внесением удобрений.
Агротехника подготовки почвы перед посевом, уход за посевами были выполнены в
соответствии с рекомендациями по системе ведения агропромышленного
производства Иркутской области (Система ведения…, 1991). Удобрения вносили
вручную перед посевом с последующей заделкой культиватором по следующей
схеме: 1. Контроль (без удобрений); 2. N60(90); 3. P45K60(90); 4.
N60(90)P45K60(90). Азот и калий под зерновые культуры вносили в дозе 60, под
кукурузу – 90 кг д.в./га. Минеральные удобрения применяли под кукурузу и ячмень,
на клевере и пшенице изучали их последействие. Учет урожая зерновых культур
проводили сплошным способом комбайном «Sampo-500» с последующим
пересчетом урожая на стандартную влажность и 100% чистоту. Урожайность
зеленой массы кукурузы и клевера учитывали после скашивания вручную.
Все полевые исследования выполнялись с учетом требований методики
полевого опыта (Доспехов, 1985). Отбор почвенных проб проводился по
общепринятой методике. Под всеми культурами севооборота в течение
вегетационного периода (по фазам развития) в пахотном слое (0-20 см) определяли:
содержание аммонийного азота с реактивом Несслера, нитратного –
колориметрическим методом с дисульфофеноловой кислотой на фотометре,
минерального – как сумму N-NO3+ N-NH4, легкогидролизуемого –
модифицированным
методом
Тюрина-Кононовой
(Аринушкина,
1962;
Петербургский, 1968; Агрохим. методы исслед. почв, 1975). Математическая
обработка экспериментальных данных проведена методом дисперсионного анализа
на ПК с использованием пакета прикладных программ СНЕДЕКОР.
Энергетическую и экономическую эффективность рассчитывали по принятым
методикам (Гулякин, 1977; Савицкая, 1999; Абрамов, Селюкова, 2000).
Метеорологические условия в годы проведения исследований складывались
следующим образом. Вегетационный период 2002 г. по сумме осадков и
эффективных температур относится к засушливому – осадков выпало на 41,5%
меньше среднемноголетней нормы, среднесуточная температура была выше на
2,10С. 2003 год относился к умеренно-засушливому при засушливой первой
половине вегетационного периода (май-июнь). 2004 год был избыточно
увлажненный (за вегетационный период выпало в 1,5 раза осадков, что выше нормы,
что способствовало благоприятному росту и развитию полевых культур. В 2005 г.
количество осадков и температурный режим приближались к среднемноголетним
показателям.
5
РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ
Влияние обработки почвы на содержание подвижных форм азота под
посевами кукурузы и ячменя. Нитратный азот. Эта форма минерального азота
является основным источником доступного азота для питания растений в
своеобразных сибирских условиях (Кочергин, 1965; Гамзиков, 1981; Мальцев, 2001
др.).
Таблица 1. – Влияние обработки почвы
Под посевами кукурузы
неудобренном
фоне
на динамику содержания подвижных форм на
влияния
азота под посевами кукурузы на неудобренном существенного
приемов обработки почвы на
фоне (среднее за 2002-2005 гг.) , мг/кг
содержание нитратного азота в
авсен- октябр
Вариант май июнь июль
течение вегетационного периода
ь
густ тябрь
не установлено. Имелась общая
Нитратный азот
закономерность увеличение его
от весны к середине лета, и
Вспашка 11,2 13,0
17,0
5,9
6,1
5,9
затем наблюдалось снижение.
Безот9,3
11,8
19,3
9,9
5,8
5,5
Максимальное содержание Nвальная
NO3 отмечалось в июле (17-19
Поверхмг/кг), минимальное – осенью, к
9,3
12
17,5
8,9
6,9
5,7
моменту замерзания верхнего
ностная
слоя почвы (5-6 мг/кг) (табл. 1).
НСР05
5,7
Погодные условия влияли на
Аммонийный азот
содержание нитратного азота
Вспашка 11,8 11,4
13,3
15,9 12,1
9,5
под посевами кукурузы. Его
накопление лучше проходило в
Безот11,3 12,0
13,2
12,0
9,5
9,7
засушливые годы и содержание
вальная
было больше при безотвальной
Поверхи поверхностной обработках, в
7,8
11,4
13,6
11,1
9,1
10,1
ностная
увлажненные и умеренные –
при вспашке. Под посевами
НСР05
2,3
ячменя, также как и под
Легкогидролизуемый азот (среднее за 2002-2005 гг.)
посевами кукурузы, в среднем
Вспашка 68,6 78,7
121,2 131,7 83,3
60,8
за
ротацию
существенных
Безотразличий в содержании N-NO3
65,5 71,8
105,3 112,9 86,3
67,2
по обработкам почвы не
вальная
отмечено (табл. 2). Вместе с
Поверх91,2 104,7 128,1 134,2 101,2
64,0
тем, наблюдалась тенденция
ностная
несколько лучшего накопления
НСР05
30,9
его в первую половину лета в
засушливые годы при
минимальных обработках, в умеренные и влажные годы – при вспашке.
Аммонийный азот. Содержание N-NH4 под посевами кукурузы в августесентябре было выше при вспашке и составляло 16 мг/кг. В отличие от
поверхностной и безотвальной обработок, где максимальное количество
6
аммонийного азота отмечалось в июле (13-14 мг/кг). К моменту замерзания почвы
содержание N-NH4 выравнивалось и находилось в пределах 10 мг/кг. Следует
отметить, что содержание аммонийного азота во второй половине лета было выше в
1,5-2 раза, чем наличие нитратного азота. Содержание аммонийного азота под
посевами ячменя + клевер в среднем за 4 года по приемам обработки почвы
существенно не отличалось. Максимальное количество имело место в июле (15-16
мг/кг) и минимум в августе (5-6 мг/кг). Следует отметить, что на посевах
ячменя+клевер после уборки покровной культуры процесс аммонификации
продолжал развиваться, что вело к накоплению
Таблица 2. – Влияние обработки почвы на аммония (табл. 2). Отмечена
динамику содержания подвижных форм азота тенденция увеличения N-NH4
под посевами ячменя на неудобренном фоне в засушливые годы при
минимальных обработках, а в
(среднее за 2002-2005 гг.), мг/кг
увлажненные – при вспашке.
авсенокВариант май июнь июль
Легкогидролизуемый
густ тябрь тябрь
азот. Под посевами кукурузы
Нитратный азот
в среднем за 2003-2005 гг.
наблюдалась тенденция к
Вспашка 10,7
15,9
7,4
4,2
3,9
6,3
преимуществу поверхностной
Безот9,6
14,7
9,4
4,6
5,1
5,7
обработки, на втором месте
вальная
была вспашка, на третьем –
Поверхбезотвальная обработка (табл.
9,8
14,3
8,6
5,5
4,7
5,9
1).
Однако
имеющиеся
ностная
различия
в
содержании
НСР05
4,9
легкогидролизуемого азота не
Аммонийный азот
существенны и находятся в
Вспашка 11,8
9,5
15,0
6,5
8,7
9,2
пре делах ошибки опыта. Во
влажные годы его содержание
Безот11,2
12,5
15,9
5,1
9,2
9,0
повышалось.
вальная
Приемы
обработки
Поверхпочвы
оказали
на
11,0
10,7
15,6
5,6
9,0
8,9
ностная
фракционный
состав
легкогидролизуемого
азота.
НСР05
4,1
При поверхностной обработке
Легкогидролизуемый азот (среднее за 2003-2005 гг.)
доля минеральной фракции
102,
Вспашка
117,4
99,9 142,0 124,7
65,8
значительно ниже (14-27%), по
1
сравнению со вспашкой и
Безотбезотвальной обработкой (1684,4 110,3
95,2 160,3 162,5
48,0
вальная
38%), что свидетельствует о
более слабой минерализации
Поверх91,9 114,3 105,4 107,5 134,5
50,9
органического
азота
при
ностная
минимальной
обработке.
НСР05
41,8
Общей закономерно- стью для
всех обработок явля7
лось снижение доли минераль-
ного азота от весны к осени (с 38 до 14%). Под посевами ячменя + клевер
отмечалась тенденция более активного накопления легкогидролизуемого азота при
вспашке и безотвальной обработке, хотя полученные показатели между ними очень
близкие и находились в пределах НСР05 (табл. 2). Фракционный состав
легкогидролизуемого азота в течение вегетационного периода неоднозначен. По
всем приемам обработки доля минеральной части азота уменьшалось от весны к
осени, достигая минимума к уборке (8-11%). Существенных различий во
фракционном составе легкогидролизуемого азота по обработкам почвы нами не
установлено. Под посевами ячменя доля минерального азота была ниже, а
органических компонентов выше, чем под посевами кукурузы.
8
Последействие основной обработки почвы на содержание подвижного
азота. Проведенные исследования показали, что под посевами клевера и пшеницы
существенных различий в последействии обработок на содержание нитратного,
аммонийного и легкогидролизуемого азота не установлено. Разница в содержании
подвижных форм азота находилась в пределах ошибки опыта.
Влияние удобрений на динамику содержания подвижных форм азота под
посевами кукурузы и ячменя. Нитратный азот. Существенное влияние на
содержание N-NO3 под посевами кукурузы и ячменя при всех приемах обработки
почвы оказали азотные удобрения, как одни, так и на фоне PK. В среднем за 4 года
количество N-NO3 в течение вегетации было выше, чем на не удобренном варианте
и РК почти в 2 и более раза. Применение фосфорно-калийных удобрений не
повлияло на его содержание и количество N-NO3 находилось на уровне
неудобренного варианта. Существенных различий в действии удобрений в
зависимости от приемов обработки не установлено (рис. 1).
Аммонийный азот. Внесение азотных удобрений по всем приемам обработки
почвы повышало содержание N-NH4 в 1,3-1,5 раза под посевами, как кукурузы, так и
ячменя. Следует отметить, что в отличие от нитратного азота, применение
фосфорно-калийных удобрений оказало положительное влияние на содержание
аммония. В течение всего вегетационного периода его количество было несколько
выше по сравнению с неудобренным вариантом. Различий в действии удобрений на
содержание N-NH4 в зависимости от обработки не установлено (рис. 2).
Легкогидролизуемый азот. Применение азотных удобрений оказало
положительное влияние на накопление легкогидролизуемого азота в почве под
посевами кукурузы, особенно при безотвальной обработке, где его количество на
удобренном варианте было выше в 1,3-1,5 раза по сравнению с контролем (рис. 3).
Существенных различий в действии удобрений на содержание подвижного азота
под посевами кукурузы в зависимости от обработки почвы не установлено.
Внесение азотных удобрений под посевы ячменя повышало содержание
легкогидролизуемого азота в 1,2-1,4 раза по всем приемам обработки почвы по
сравнению с неудобренным фоном. Фосфорно-калийные удобрения не оказывали
достоверного влияния на накопление легкогидролизуемого азота (рис. 3).
Последействие минеральных удобрений на содержание подвижного азота
в почве. Под посевами клевера отмечено положительное влияние последействия
фосфоро-калийных удобрений на накопление N-NO3, N-NH4 и легкогидролизуемого
азота по всем обработкам. Последействие азотных удобрений повышало содержание
нитратного и аммонийного азота только весной в первый период роста и развития
клевера. После его запахивания в августе шло активное накопление нитратного и
аммонийного азота в почве. Содержание легкогидролизуемого азота мало зависело
от последействия минеральных удобрений.
Кукуруза
Ячмень
9
вспашка
30
25
20
мг/кг
мг/кг
вспашка
45
40
35
30
25
20
15
10
5
0
15
10
5
0
V
VI
VII
VIII
IX
V
X
VI
безотвальная обработка
IX
X
безотвальная обработка
30
45
40
35
30
25
20
15
10
5
0
мг/кг
25
20
15
10
5
V
VI
VII
VIII
IX
0
X
V
VI
VII
месяц
VIII
IX
X
месяц
поверхностная обработка
30
40
35
поверхностная обработка
25
30
25
мг/кг
мг/кг
VIII
месяц
месяц
мг/кг
VII
20
15
10
20
15
10
5
5
0
0
V
VI
VII
VIII
IX
V
X
VI
VII
VIII
IX
X
месяц
месяц
без удобрений
N
PK
NPK
НСР 05 обработки
5,0 мг/кг
3,7 мг/кг
НСР05 удобрения
5,7 мг/кг
4,3 мг/кг
Рис. 1. Динамика содержания нитратного азота под посевами кукурузы и
ячменя при разной степени удобренности (среднее за 2002-2005 гг.)
Кукуруза
Ячмень
10
25
20
20
15
15
мг/кг
мг/кг
вспашка
25
10
5
вспашка
10
5
0
0
V
VI
VII
VIII
IX
X
V
VI
25
20
20
15
15
мг/кг
мг/кг
25
10
5
0
0
VIII
IX
V
X
VI
месяц
VII
VIII
IX
X
месяц
поверхностная обработка
20
X
10
5
VII
IX
безотвальная обработка
безотвальная обработка
VI
VIII
месяц
месяц
V
VII
поверхностная обработка
25
20
мг/кг
мг/кг
15
10
15
10
5
5
0
V
0
V
VI
VII
VIII
IX
VI
X
VII
VIII
IX
X
месяц
месяц
без удобрений
N
PK
NPK
НСР 05 обработки
1,6 мг/кг
2,3 мг/кг
НСР05 удобрения
1,9 мг/кг
2,7 мг/кг
Рис. 2. Динамика содержания аммонийного азота под посевами кукурузы
и ячменя при разной степени удобренности (среднее за 2002-2005 гг.)
Влияние приемов обработки почвы на урожайность полевых культур. В
целом за ротацию севооборота на неудобренном варианте достоверных различий
урожайности зеленой массы кукурузы под влиянием разных приемов обработки
почвы не установлено (табл. 3). Их действие в большей степени зависело от
погодных условий.
11
Кукуруза
Ячмень
вспашка
160
140
120
мг/кг
мг/кг
100
80
60
40
20
0
V
VI
VII
VIII
IX
вспашка
180
160
140
120
100
80
60
40
20
0
X
V
VI
месяц
IX
X
безотвальная обработка
160
140
200
120
100
80
60
150
мг/кг
мг/кг
VIII
месяц
безотвальная обработка
100
50
40
20
0
0
V
VI
VII
VIII
IX
X
V
VI
месяц
поверхностная обработка
200
160
140
120
100
80
60
40
20
0
VII
VIII
месяц
IX
X
поверхностная обработка
150
мг/кг
мг/кг
VII
100
50
0
V
V
VI
VII
VIII
IX
VI
VII
месяц
без удобрений
N
X
месяц
VIII
IX
PK
X
NPK
НСР 05 обработки
14,9 мг/кг
16,8 мг/кг
НСР05 удобрения
17,2 мг/кг
19,4 мг/кг
Рис. 3. Динамика содержания легкогидролизуемого азота под посевами
кукурузы и ячменя при разной степени удобренности (среднее за 2003-2005 гг.)
В засушливом 2002 году и умеренно засушливом 2003 году наблюдали
преимущество безотвальной и поверхностной обработок. При поверхностной
прибавка составляла в 2002 году – 60 ц/га, а в 2003 году – 13 ц/га. В увлажненном
2004 году и нормальном по увлажнению 2005 году преимущество оставалось за
12
вспашкой. В 2005 году урожайность при вспашке по сравнению с безотвальной и
поверхностной обработками возросла на 33-35 ц/га.
Таблица 3. – Влияние основной обработки почвы и удобрений на
урожайность культур (среднее за 2002-2005 гг.), ц/га
Вариант
Вариант
удобрен
ий
Без уд-й
N
РК
NРК
Без уд-й
Безотвальн N
ая
РК
NРК
Без уд-й
Поверхност N
ная
РК
NРК
НСР 05 обработки
НСР05 удобрения
Вспашка
(контроль)
урожайность
244
338
264
376
246
331
275
374
253
332
273
365
Кукуруза
прибавка от
удобрени
обработки
й
94
20
132
2
85
-7
29
11
128
-2
9
79
-6
20
9
112
-11
13,6
15,6
урожайно
сть
21.8
27.5
25.7
30.3
23.7
27.8
26.8
30.5
24.1
28.9
26.8
30.7
Ячмень
прибавка от
удобрен
обработки
ий
5.7
3.9
8.5
1.9
4.1
0.3
3.1
1.1
6.8
+0.2
+2.3
4.8
+1.4
2.7
+1.1
6.6
+0.4
1,4
1,0
В целом за ротацию севооборота отмечено положительное достоверное
влияние безотвальной и поверхностной обработок на урожайность ячменя.
Прибавка по сравнению со вспашкой составила 1,9 и 2,3 ц/га соответственно. В
засушливом 2002 г. были наиболее эффективны минимальные обработки. Так, при
поверхностной урожай был выше на 5.1, при безотвальной – на 2.5 ц/га по
сравнению со вспашкой. В 2003 г. преимущество оставалось за этими же
обработками. Во влажный 2004 г. и 2005 г. различий в урожайности ячменя по
обработкам не установлено. Влияние последействия обработки почвы на
урожайность клевера и пшеницы не отмечено.
Действие удобрений при разных приемах обработки почвы. Установлено
положительное действие минеральных удобрений на повышение урожайности, как
кукурузы, так и ячменя при всех приемах основной обработки почвы. В среднем за 4
года получена достоверная прибавка урожая кукурузы от применения удобрений.
Наибольшей она была в варианте NPK (44-54%), %), затем от одного N (31-39%) и
еще ниже от PK (8-13%). Эффективность NPK и только N была несколько выше при
вспашке и безотвальной обработке по сравнению с поверхностной (табл. 3).
Погодные условия оказали влияние на эффективность применения удобрений.
Так, во влажные годы (2004 и 2005 гг.) на NPK получена наибольшая прибавка
кукурузы по всем приемам обработок (112-293 ц/га). В засушливые годы
эффективность удобрений снижалась. На посевах ячменя наибольшие прибавки
также были получены от внесения NPK (27-39%), далее от одного азота (17-26%) и
от PK (11-18%). Во влажные годы при всех приемах обработки урожайность была
выше.
13
На посевах клевера достоверная прибавка получена во всех вариантах первого
года последействия обработки почвы от применения PK (прибавка 10-20 ц/га или 612%) и NPK (23-31 ц/га или 13-17%). Наибольшая эффективность первого года
последействия PK установлена при вспашке, наименьшая – при поверхностной
обработке. Существенных различий в первый год последействия NPK в вариантах
обработок не наблюдали. Влияние последействия азотных удобрений на
урожайность клевера не отмечено. На посевах пшеницы последействие второго года
применения удобрений не влияли на ее урожайность.
Продуктивность севооборота. В целом за ротацию (4 года) приемы
обработки почвы не оказали достоверного влияния на продуктивность севооборота
(табл. 4). Существенное положительное действие на продуктивность севооборота во
всех вариантах обработки почвы оказали минеральные удобрения, особенно азотные
и NPK. Прибавка составила соответственно 14-19 (12-16%) и 27-33 ц з.ед./га (2228%). Фосфорно-калийные удобрения оказали меньшее влияние на продуктивность
севооборота, прибавка колебалась от 7 до11 ц з. ед./га (6-9%). Во всех вариантах
обработки почвы окупаемость продукцией при применении одних азотных
удобрений была выше, чем на PK и NPK на 175 и 38% соответственно. Наименьшая
эффективность минеральных удобрений отмечена при поверхностной обработке:
окупаемость их была ниже, чем при вспашке при применении азотных удобрений на 39, фосфорно-калийных - 64 и NPK - на 24%.
Таблица 4. – Продуктивность севооборота в зависимости от приемов
обработки почвы и степени удобренности (среднее за 2002-2005 гг.)
Обработка
почвы
Систем
ы
удобрен
ий
Без уд-й
Вспашка
(контроль)
Комбиниров.
(вспашка + две
б/отвальн.)
N
PK
NPK
Без уд-й
N
PK
NPK
Без уд-й
Комбиниров.
(вспашка + две N
поверхностные PK
)
NPK
НСР 05 обработки
НСР05 удобрения
Урожайность, ц з. ед./га
кукуруз
а
ячмень+
клевер
клевер
пшеница
валовый
сбор, ц з.
ед.
31,7
44,0
34,3
48,9
32,0
43,0
35,8
48,6
32,9
43,2
35,5
47,5
7,5
8,6
26,2
33,0
30,8
36,4
28,4
33,4
32,2
36,6
28,9
34,7
32,2
36,8
3,6
4,0
32,8
32,6
36,4
37,1
32,2
32,0
35,0
36,0
32,2
31,9
34,0
35,8
2,2
2,8
25,6
25,6
25,9
26,8
25,5
25,7
26,4
28,2
26,6
25,5
25,7
27,0
1,8
2,3
116,3
135,2
127,4
149,2
118,1
134,1
129,4
149,4
120,6
134,3
127,4
147,1
15,1
17,7
14
Окупаемос
ть кг д.в.
продукцие
й, кг
_
12,6
4,6
8,4
_
10,7
4,7
8,0
_
9,1
2,8
6,8
-
Экономическая эффективность. Экономические расчеты показывают, что
применение комбинированных обработок в четырехпольном плодосменном
севообороте (вспашка + две безотвальные обработки) и (вспашка + две
поверхностные) снижает затраты на один гектар на 10 и 17%, увеличивает чистый
доход на 6 и 12%, повышает уровень рентабельности на 40 и 80% соответственно по
сравнению с ежегодной вспашкой (табл. 5).
Таблица 5. – Экономическая эффективность приемов основной обработки
почвы за одну ротацию четырехпольного плодосменного севооборота (среднее
за 2002 – 2005 гг.)
Продукти
СебестоиУровен
вность
Стоимость
мость
Чисты
ь
Обработка
севооборо
валовой
Затраты,
одного
й
рентаб
почвы
та,
продукции,
руб.
ц з. ед.,
доход,
ельц з. ед
руб.
руб.
руб.
ности,
%
Вспашка
116,3
46520
13695
117,9
32825
240
(контроль)
Комбиниров.
(вспашка + две
118,1
47240
12534
106,1
34706
280
б/отвальн.)
Комбиниров.
(вспашка + две
120,6
48240
11368
94,3
36872
320
поверхностные)
Энергетическая эффективность. Проведенные расчеты по энергетической
эффективности показали, что общая продуктивность севооборота по выходу
валовой энергии мало зависит от систем основной обработки. Однако по
энергозатратам поверхностная и безотвальная обработки были эффективнее
вспашки на 58 и 49% соответственно. Энергетический коэффициент был выше в 2,4
и 1,5 раза.
В целом за ротацию севооборота при вспашке и двух безотвальных
обработках по сравнению с одной вспашкой, энергозатраты снизились в 1,3 раза, а
при вспашке и двух поверхностных обработках – в 1,6 раза (табл. 6).
Биоэнергетический коэффициент применения удобрений на посевах кукурузы
и ячменя при всех обработках был выше при внесении фосфорно-калийных
удобрений и наименьший при использовании азотных. Это связано, прежде всего, с
более высокими энергозатратами на производство азотных удобрений. Была
отмечена тенденция снижения энергетической эффективности удобрений при
переходе к поверхностной обработке.
15
Таблица 6. – Энергетическая эффективность различных приемов
обработки почвы в севообороте за ротацию
Энергетич
Выход
Энергозатраты, МДж
еский
Обработка
валовой
коэффици
почвы
энергии,
живой
ент, ед.
техника
топливо
всего
МДж
труд
Вспашка
8220
654
219
2961
3840
2,1
(контроль)
Комбиниров.
(вспашка + две
8260
664
205
2127
2998
2,8
б/отвальные)
Комбиниров.
(вспашка + две
поверхностные)
8360
554
133
1673
2386
3,5
ВЫВОДЫ
1. В условиях Прибайкалья способ основной обработки оказывает влияние на
накопление подвижного азота в серой лесной почве. Его количество зависит как от
культуры, так и от погодных условий. Под посевами кукурузы нитратный азот в
засушливые годы интенсивнее накапливается при поверхностной и безотвальной
обработках, а в умеренные и влажные – при вспашке. Во влажные годы
аммонийного азота по всем приемам обработок содержится больше. Достоверного
влияния приемов обработки почвы на содержание минерального азота не
установлено. Количество легкогидролизуемого азота располагается в порядке
убывания: поверхностная, вспашка, безотвальная обработка. В зависимости от
обработки изменяется и фракционный состав легкогидролизуемого азота. При
поверхностной обработке доля минеральной фракции значительно ниже (14-27%) по
сравнению со вспашкой и безотвальной обработками (16-38%), что свидетельствует
о более слабой минерализации органического азота при минимальной обработке.
2. Под посевами ячменя+клевер содержание нитратного азота по обработкам
существенных различий не имело. Приемы обработки почвы не оказывают
воздействия на динамику аммонийного и минерального азота. Содержание
легкогидролизуемого азота выше при вспашке и безотвальной обработке.
Фракционный состав легкогидролизуемого азота под посевами ячменя+клевер не
зависит от способа обработки почвы. Доля минерального азота ниже (8-26%), а
органических компонентов выше (74-92%), чем под посевами кукурузы.
3. Последействие первого года основной обработки (клевер) не оказывает
существенного влияния на содержание в почве нитратного, аммонийного,
минерального и легкогидролизуемого азота. Количество подвижного азота,
оставляемого клевером в почве осенью, превосходит кукурузу и ячмень в 1,8-2,6
раза. Под посевом клевера большой удельный вес в легкогидролизуемом азоте
16
занимают органические компоненты (78-91%) и невысокий – минеральная фракция
(9-22%). Последействия второго года обработок в севообороте на содержание всех
форм подвижного азота не установлено.
4. Азотные удобрения как одни, так и в сочетании с фосфором и калием
повышают
содержание
нитратного,
аммонийного,
минерального
и
легкогидролизуемого азота в почве независимо от способов ее основной обработки.
На варианте с применением азота количество подвижного азота превышает
фосфорно-калийный и неудобренный фон в 1,3-1,5 раза. По всем приемам обработок
почвы применение фосфорно-калийных удобрений не оказывает воздействия на
содержание усвояемого азота. Влияния последействия минеральных удобрений на
наличие азота в почве не выявлено.
5. В целом за ротацию севооборота достоверных различий в урожайности
кукурузы по обработкам почвы не установлено. Под посевами ячменя безотвальная
и поверхностная обработки дали прибавку по сравнению со вспашкой
соответственно 1,9 и 2,3 ц/га. Урожайность ячменя и кукурузы в засушливые годы
выше при минимальных обработках, во влажные и умеренные – при вспашке.
6. Минеральные удобрения увеличивают урожайность, как кукурузы, так и
ячменя при всех приемах основной обработки почвы. В вариантах NРК и N
прибавка кукурузы составляет соответственно 44-54 и 27-39%, ячменя – 31-39 и 1726%. Эффективность азотных удобрений повышается при вспашке и безотвальной
обработке по сравнению с поверхностной.
7. Продуктивность четырехпольного плодосменного севооборота увеличивается
от применения удобрений на 6-28% и существенно не изменяется от способов
основной обработки почвы. Ежегодная вспашка отличается высокой
энергоемкостью. При безотвальной и поверхностной обработках энергозатраты
снижаются на 49 и 58% соответственно. Окупаемость продукцией 1 кг д. в. азотных
удобрений по сравнению с фосфорно-калийными выше в 1,6-1,8 раза и составляет 913 кг з. ед. При переходе от вспашки к минимальным обработкам отмечается
тенденция снижения окупаемости продукцией и энергетической эффективности
удобрений.
8. Внедрение комбинированных обработок (вспашка + две безотвальные и
вспашка + две поверхностные обработки) в целом за ротацию четырехпольного
плодосменного севооборота по сравнению с ежегодной вспашкой снижают затраты
на 10 и 17%, расход горючего на 28 и 43%, увеличивают чистый доход на 6 и 12%,
повышают уровень рентабельности на 40 и 80% соответственно.
ПРЕДЛОЖЕНИЯ ПРОИЗВОДСТВУ
1. В условиях Прибайкалья ввиду отсутствия достоверного влияния вспашки,
безотвальной и поверхностной обработок на изменение содержания различных
форм подвижного азота, дозы азотных удобрений на серой лесной
тяжелосуглинистой почве следует рассчитывать согласно существующим
региональным рекомендациям независимо от приемов основной обработки.
2. В четырехпольном плодосменном севообороте следует применять
комбинированные обработки почвы: вспашка (клевера под пшеницу) + 2
17
безотвальные обработки (под кукурузу и ячмень) или вспашка (клевера под
пшеницу) + 2 поверхностные обработки (под кукурузу и ячмень), снижающие по
сравнению с ежегодной вспашкой общие затраты на 10 и 17%, расход ГСМ на 28 и
43%, увеличивающие чистый доход на 6 и 12%, уровень рентабельности на 40 и
80%, соответственно.
Публикации по материалам диссертации
1. Дьяченко Е.Н. Содержание подвижного азота под полевыми культурами в
зависимости от обработки почвы и применения удобрений / Е.Н. Дьяченко //
Применение средств химизации – основа повышения продуктивности
сельскохозяйственных культур и сохранения плодородия почв. Материалы 38
международной научной конференции (ВНИИА). – М.: ВНИИА, 2004. С. 277-280.
2. Дьяченко Е.Н. Азотный режим серой лесной почвы при различных видах
основной обработки и степени удобренности / Е.Н. Дьяченко // Плодородие почв,
эффективность средств химизации и методы оптимизации питания растений:
Материалы международной научной конференции, посвященной 100-летию со дня
рождения основателя кафедры агрохимии ИрГСХА профессора Угарова Алексея
Николаевича и 70-летию кафедры, Иркутск, 8 – 9 июня 2005 г. – Иркутск: Изд-во
ИрГСХА, 2005. С. 25-28.
3. Дьяченко Е.Н. Содержание лабильных веществ в серой лесной почве в
зависимости от применения удобрений и способа обработки почвы / Е.Н. Дьяченко,
В.Т. Мальцев // Материалы научно-практической конференции «Проблемы
устойчивого развития регионального АПК » (ИрГСХА, 7-8 февраля 2006 г.),
Иркутск, 2006. С. 36-38.
4. Дьяченко Е.Н. Формирование азотного режима серой лесной почвы в
зависимости от применения удобрений и способа обработки почвы / Е.Н. Дьяченко
// Агрономические приемы повышения плодородия почв и продуктивности
сельскохозяйственных культур в адаптивно-ландшафтных системах земледелия.
Материалы 40-й международной научной конференции (ВНИИА). М.: ВНИИА,
2006. С. 24-26.
5. Дьяченко Е.Н. Накопление нитратного азота в серой лесной почве при разных
способах ее обработки и внесения удобрений в условиях Прибайкалья / Е.Н.
Дьяченко // Молодые ученые – аграрной науке: материалы международной
конференции молодых ученых (г. Омск, 11-12 июля 2006 г.) / РАСХН. Сиб. отд-ние.
СибНИИСХ. Кокшетауский гос. ун-т им. Ш.Уалиханова. Омск: ООО «Издательскополиграфический центр «Сфера»», 2006. С. 99-103.
6. Дьяченко Е.Н. Накопление усвояемого азота в серой лесной почве по
различным способам ее обработки и разной степени удобренности / Е.Н. Дьяченко //
Почва как связующее звено функционирования природных и антропогенных
преобразованных экосистем. Материалы II Международной научно-практической
конференции, посвященной 45-летию кафедры почвоведения Иркутского
государственного университета (4-7 сентября 2006 г.). Иркутск: изд-во Иркут. Гос.
ун-та, 2006. С. 466-467.
18
7. Мальцев В.Т. Влияние основной обработки серой лесной почвы и удобрений на
содержание подвижного азота в плодосменном севообороте / В.Т. Мальцев, Е.Н.
Дьяченко, В.И. Солодун // Роль сельскохозяйственной науки в развитии АПК
Приангарья: Материалы научно-практической конференции. Иркутск: Издательство
Института географии им. В.Б.Сочавы СО РАН, 2007. С. 91-99.
8. Дьяченко Е.Н. Влияние удобрений и основной обработки на азотный режим
серых лесных почв и урожайность полевых культур / Е.Н. Дьяченко, В.Т. Мальцев.//
Агрохимия. 2008. № 4. С. 5-14.
9. Мальцев В.Т. Энерго и ресурсосберегающие приемы управления
воспроизводством плодородия серых лесных почв и повышение урожайности
сельскохозяйственных культур в земледелии Прибайкалья (рекомендации) / В.Т.
Мальцев, В.Н. Мошкарев, Е.Н. Дьяченко и др. Иркутск: изд-во Иркутской
государственной сельскохозяйственной академии, 2008. 22 с.
10. Дьяченко Е. Н. Влияние удобрений и основной обработки на содержание
легкогидролизуемого азота в серой лесной почве Прибайкалья / Е.Н. Дьяченко //
Новейшие направления развития аграрной науки в работах молодых ученых: труды
III Междунар. науч.-практич. конф.молодых ученых (17-18 апреля 2008 г., пос.
Краснообск), - Кемерево: Кузбассвузиздат, 2008. С. 17-19.
19