Russian Federation
p.g.t. Bogatye Saby, Russian Federation
Russian Federation
Russian Federation
UDK 63 Сельское хозяйство. Лесное хозяйство. Охота. Рыбное хозяйство
BBK 40 Естественнонаучные и технические основы сельского хозяйства
The purpose of the work is to study the effect and aftereffect of various types and rates of fertilizers on the change in the main fertility indicators of gray forest soil, as well as the productivity of the crop rotation link. The experiments were carried out in the grain-row unit (spring wheat - corn - spring wheat - peas) of a nine-field grain-herb-row crop rotation. The scheme of the experiment provided for the study of the following options: the calculated doses of mineral fertilizers for the formation of 4 t/ha of spring wheat grain, 40 t/ha of green mass of corn, 3 t/ha of pea grain, thermally treated granulated chicken manure in doses 1, 2, 3 t/ha, bedding manure in a dose equivalent to 3 t/ha of granulated droppings, buckwheat stubble green manure sown after harvesting winter rye. Under the influence of 1-2-3 t/ha of granulated chicken manure, the content of nitrogen (Nг) in the soil increased, compared with the control, by 73.1-81.1-112.0%, respectively, phosphorus (P2O5) - by 69.3- 79.8-91.3%, potassium (K2O) - by 90.3-140-188%; in the first year of aftereffect, Nг increased by 42.6-50.5-58.4%, P2O5- by 28.6-39.3-52.1%, K2O - by 56.1-84.8-170, 7%; in the second year of aftereffect Nг - by 13.1-21.3-44.0%, P2O5- by 40.1-51.2-74.4%, K2O - by 63.3-124.1-133.1 %. When manure was applied (42 t/ha), the amount of Nг, P2O5, K2O decreased, compared to 3 t/ha of granulated chicken manure, in the year of action, respectively, by 43.4, 19.0 and 42.2%, in the first year of aftereffect - by 16.6, 22.1, 48.1%. In the second year of the aftereffect, the values of these indicators when using manure and 3 t/ha of granulated chicken manure were equivalent. In the variant with the incorporation of buckwheat green manure, the content of mobile forms of macronutrients varied similarly to manure. Under the influence of 1, 2 and 3 t/ha of granulated chicken manure, the productivity of the crop rotation link increased, compared with the control, by 78.5, 104.3, 122.6%, respectively. The effect from the action and three years of aftereffect of 42 t/ha of manure was below the level of 3 t/ha of of granulated chicken manure by 12% (productivity growth 110.6%), buckwheat green manure - at the level of 1 t/ha of granulated chicken manure (productivity growth 80.6%) ... Depending on the type and norms of fertilizers, the profitability of production was 54 ... 196%
yield, productivity, crop rotation, fertilizers, efficiency, green manure, droppings, manure
Современная система земледелия должна базироваться на воспроизводстве плодородия почв, энергоресурсосбережении и экологической сбалансированности. Для решения этой задачи необходимо умелое использование местных ресурсов, а также разработка приемов, позволяющих оптимизировать природные и антропогенные факторы.
Один из дестабилизирующих факторов в земледелии – деградация почвы и снижение содержания гумуса. Минерализация и потери гумуса растут в условиях техногенно-химической интенсификации земледелия, составляя в зависимости от типа почвы, зоны, севооборота до 0,5 – 2 т/га в год. Это означает, что убыль гумуса в почвах за 15-20 лет может достигать 1% на равнине и 3,5% на склоновых землях, подверженных водной и ветровой эрозии [1]. Ежегодные потери гумуса в Республике Татарстан составляют 1100…1800 кг/га. Для их восполнения необходимо применять не менее 7 т/га органических удобрений, а для расширенного воспроизводства плодородия почв – более 10 т/га в год. К сожалению, в республике в последние годы вносят не более 1,2…1,5 т/га органических удобрений. В результате в земледелии складывается отрицательный баланс гумуса (-0,3 т/гa) [2].
Поэтому необходимо эффективное использование всех источников органического вещества (навоз, солома, сидераты, птичий помет и др.), которое служит важнейшим фактором ресурсосбережения и воспроизводства плодородия почвы, особенно в условиях высокой стоимости минеральных удобрений.
При этом следует отметить, что птичий помет относится к числу недостаточно изученных органических удобрений. Такая ситуация связана с тем, что раньше птицеводством занимались мелкие хозяйства и его выход был незначительным. После строительства современных промышленных птицефабрик объемы птичьего помета резко выросли и становятся опасными для окружающей среды.
Ряд исследователей отмечают, что птичий помет пригоден для использования в качестве сырья для производства органических удобрений [3]. Он богат питательными веществами, которые находятся в доступной для растений форме. По действию на урожай в год внесения птичий помет близок к минеральным удобрениям. Благодаря высокой концентрации органических компонентов и постепенному высвобождению питательных веществ он оказывает влияние на урожайность выращиваемых культур в последующие 2...3 года [4]. При этом воздействие термически обработанного куриного помета на плодородия почвы и продуктивность севооборотов исследовано недостаточно, а на серых лесных почвах Предкамья Татарстана совсем не изучено.
В воспроизводстве плодородия почвы и повышении урожайности сельскохозяйственных культур большое значение имеют сидераты. О их роли Д.Н. Прянишников писал: «В сочетании с навозом и с другими органическими удобрениями, а также с удобрениями минеральными зеленое удобрение в качестве одного из элементов системы удобрения должно стать весьма мощным средством поднятия урожаев и повышения плодородия почв» [5].
В результате проведенных исследований ученых нашего времени выявлена важная роль зеленых удобрений не только как источника эффективных и недорогих питательных элементов, но и крупного резерва пополнения органического вещества почвы, улучшения ее гумусного состояния [6, 7, 8].
Выращивание сидерата и заделка его в почву, особенно на дальних участках, по нашим данным, обходится в 2 раза дешевле, чем производство, вывозка и внесение эквивалентного количества навоза, и в 6 раз, по сравнению с промышленными туками. По агрономической эффективности сидераты близки к подстилочному навозу [9].
Вопросы использования растений на зеленое удобрение не раз подвергали всестороннему изучению [10, 11]. Но по мере интенсификации земледелия проблема сохранения и повышения плодородия почв становится все острее, что заставляет вновь обращаться к этому доступному источнику органического вещества, подбирать эффективные сидеральные культуры, выявлять их новые качества и механизмы воздействия на почву.
В качестве сидеральных культур высевают как бобовые (люпин, сераделла, донник, горох, вика и др.), так и небобовые (горчица, сурепица, рапс, гречиха) культуры. Однако
большинство из них в хозяйствах используют прежде всего на корм. В связи с этим на долю сидеральных паров Татарстан приходится всего лишь 1,1 % пашни. Поэтому надо умело подобрать видовой состав сидеральных культур. Мы провели ряд исследований по изучению эффективности большой группы сидеральных растений. Среди них, наряду с бобовыми культурами, хороший результат обеспечивала гречиха сортов Батыр и Черемшанкаа, которые обладают высокой энергией начального роста, подавляют сорняки, очищают почву от болезней. Корневая система гречихи выделяет фитонциды, которые уничтожают патогенные микроорганизмы, вызывающие корневые гнили и другие болезни [7, 9]. При этом ее зеленую массу в хозяйствах используют не на корм скоту, а полностью для сидерации. Исследованиями ряда авторов выявлена фитосанитарная роль и других сидератов? способствующих самоочищению (оздоровлению) почвы от вредных патогенов и заметно снижающих засоренность полей злостными сорняками [12, 13, 14].
В целом для эффективного использования различных видов удобрений необходимо изучить их удобрительные свойства, влияние на агрохимические и агрофизические параметры почвы, продуктивность пашни. Как отмечал Д. Н. Прянишников, «чтобы оценить удобрительное значение какого-либо вещества, чтобы уметь регулировать питание растений в полевых условиях, нужно знать не только потребности растений на всех стадиях его развития, но и нужно быть знакомым с целым рядом свойств почвы и процессов физических, химическихи биологических, происходящих в ней» [15].
Цель нашего исследования – изучение действия и последействия различных видов и норм удобрений на основные показатели плодородия серой лесной почвы и продуктивность звена севооборота.
Условия, материалы и методы исследований. Работу проводили в 2016–2019 гг. на опытном поле Сабинского аграрного колледжа, расположенном на территории ООО СХП «Юлбат» Сабинского муниципального района Республики Татарстан (Предкамская зона).
Почва – серая лесная, тяжелосуглинистая. Исходные агрохимические показатели в пахотном слое: содержание гумуса (по Тюрину) – 3,2 %, щелочногидролизуемого азота (по Корнфильду) – 80…90 мг/кг, P2O5 и K2O (по Кирсанову) – 150…200 мг/кг и 100…110 мг/кг, pHcол.(ионометрическим методом) – 4,6 ед.
Исследования проводили в зернопропашном звене девятипольного зернотравянопропашного севооборота со следующим чередованием культур: 1)горох; 2) озимая рожь; 3) яровая пшеница + клевер; 4)клевер 1 г. п.; 5) клевер 2 г.п.; 6) озимая рожь; 7) яровая пшеница; 8) кукуруза; 9) яровая пшеница.
Опыты закладывали в трехкратной повторности с последовательным размещением делянок. Размеры делянок – 10×25 м. Технология возделывания культур в севообороте – общепринятая в Предкамской зоне Республики Татарстан.
Объектами исследования были яровая пшеница Тулайковская 108, кукуруза РОСС 199 и горох Венец. Схема опыта предусматривала следующие варианты:
без удобрений (контроль);
минеральные удобрения в расчете на получение запланированных урожаев;
гранулированный куриный помет (ГКП) – 1,0 т/га;
ГКП – 2,0 т/га;
ГКП – 3,0 т/га;
Подстилочный навоз в норме, эквивалентной по составу 3 т/га ГКП – 42 т/га;
гречишный сидерат – 27 т/га.
Нормы минеральных удобрений под запланированные урожаи определяли расчетно-балансовым методом:
под яровую пшеницу на формирование 4 т/га зерна в 2016 г. – N153P91K102;
под кукурузу на формирование 40 т/га зеленой массы в 2017 г. – N107K105;
под яровую пшеницу на 4 т/га зерна в 2018 г. – N145P86K95;
под горох на 3 т/га зерна в 2019 г. – N31P128K47;
Почвенные образцы для определения влажности и содержания основных питательных элементов отбирали 4 раза за вегетационный период (перед посевом – кущение – трубкование – созревание яровой пшеницы; перед посевом – 5-6 листьев – выметывание – молочная спелость кукурузы) буром Измаильского конвертным методом. Влажность по слоям почвы через 10 см до глубины 1 м измеряли термостатно-весовым методом (ГОСТ 28268-89). Содержание щелочногидролизуемого азота в слое почвы 0…20 см определяли по Корнфильду, подвижных форм фосфора и калия – по Кирсанову (ГОСТ 26207-84). Органические удобрения вносили под основную обработку почвы осенью 1 раз за ротацию, минеральные – под весеннюю культивацию каждый год, непосредственно под культуру.
В 2016 и 2017 гг. метеоусловия оказались не совсем благоприятными для роста и развития растений. В 2016 г. осадков за май выпало 50 % от нормы, при среднесуточной температуре воздуха выше среднемноголетней на 16,3 %, что отрицательно повлияло на кущение
яровой пшеницы. Выпавшие в первой декаде июня осадки (32 мм, 160 % от нормы) и нормальная среднесуточная температура воздуха (14,6°) благоприятствовали прохождению фаз кущения и трубкования. Оптимальный температурный режим и умеренные осадки во второй и третьей декадах июня способствовали хорошему росту и развитию растений. В июле выпало всего 13 мм осадков (норма 59 мм) при среднесуточной температуре воздуха 21,9° (выше среднемноголетней на 2,4°), что привело к ускоренному созреванию пшеницы. Относительно сухая и жаркая погода августа позволила провести качественную уборку.
В начале вегетационного периода 2017 г. (май) среднесуточная температура воздуха была на 2,8° меньше среднемноголетней, количество осадков находилось на уровне 74 % от нормы. Пониженная температура воздуха неблагоприятно повлияла на прорастание семян и появление всходов кукурузы. Прохладная погода сохранилась и в июне (среднемесячная температура ниже нормы на 2°), что задержало рост и развитие растений. Обильные осадки (163 % от нормы), выпавшие в июле, и повышение среднесуточной температуры воздуха во второй и третьей декадах этого месяца до 21…22° поправили положение, и темпы роста кукурузы увеличились. В августе и начале сентября отмечали благоприятные условия, что способствовало хорошему формированию початков и накоплению надземной массы.
Метеоусловия вегетационного периода 2018 г. в целом были благоприятными. При этом весна выдалась холодной и дождливой. В первой декаде мая сохранялась прохладная погода с осадками, температура почвы в слое 10 см составляла всего 8°, что привело к задержке с посевом пшеницы. Во второй декаде мая среднесуточная температура воздуха возросла до 16,3° (на 3,3° выше нормы), осадков не было, что позволило провести качественный сев. Прошедшие в первой декаде июня дожди (125 % от нормы) и близкая к многолетней норме среднесуточная температура воздуха (12,8°) благоприятно повлияли на кущение растений, осадки, выпавшие во второй и третьей декадах этого месяца, также способствовали хорошему росту и развитию пшеницы. В июле и в августе погодные условия были благоприятными для налива и созревания зерна. В первой и второй декадах августа осадков выпало меньше нормы, среднесуточная температура была выше среднемноголетней, что способствовало полноценному дозреванию зерна и проведению качественной уборки.
Анализ и обсуждение результатов исследований. Один из факторов, лимитирующих формирование устойчиво высоких урожаев, – недостаток влаги, накопление которой, сохранение в почве и использование растениями зависит от структурно-агрегатного состава почвы, приемов обработки, удобрений и других факторов. Органические удобрения улучшают структурно-агрегатный состав почвы, разрыхляют ее, что способствует уменьшению не продуктивного испарения влаги. Среднехронологическое (среднее из 4-х определений по фазам роста и развития растений) содержание продуктивной влаги во всех слоях почвы
при внесении органических удобрений было значительно больше, чем в контроле (табл. 1). Так, в метровом слое в вариантах с 1, 2 и 3 т/га ГКП под первой культурой (действие) оказалось выше соответственно на 27,0, 28,0 и 29,5 %, под второй культурой (1-ый год последействия) – на 1,3, 13,8 и 19,9 %, под третьей культурой (2-ой год последействия) – на 22,4, 35,2 и 38,1 %. То есть с увеличением дозы ГКП количество продуктивной влаги в почве также возрастало, что свидетельствует об уменьшении ее потерь.
При использовании подстилочного навоза и гречишного сидерата содержание продуктивной влаги во всех слоях почвы было больше, чем в контроле, на 17,5…38,2 %, но меньше, по сравнению с фонами ГКП соответственно на 10,2…16,4 % и 15,10…18,10 %.
Следует отметить, что во всех слоях почвы с года прямого действия до второго года последействия величина этого показателя возрастала, что, вероятно, объясняется последовательным улучшением структурно-агрегатного состава почвы под влиянием органических удобрений.
В варианте с минеральными удобрениями накопление и сохранение влаги было меньше, чем при внесении органических, но на 9… 12 % больше, по сравнению с контролем. Это можно объяснить увеличением количества пожнивно-корневых остатков, которые улучшают структурно-агрегатный состав почвы при повышении урожаев на фоне оптимизации условий минерального питания.
Среднехронологическое содержание основных элементов минерального питания на фоне действия и последействия удобрений было значительно выше, чем в контроле. Так, показатели гидролизуемого азота (Nг), подвижных форм фосфора (P2O5) и калия (K2O) в первый год внесения 1-2-3 т/га ГКП увеличивались соответственно по дозам ГКП на 73,1-81,1-112,0 %; 69,3-79,8-91,3 %; 99,3-140,0-188,0 %, в первый год последействия – на 42,6-50,5-58,4 %; 28,6-39,3-52,1 %; 56,1-84,8-170,7 %, во второй год последействия – на 13,1-21,3-44,0 %; 40,1-51,2-74,4 %; 63,3-124,1-133,1 % по сравнению с контролем без удобрений. По мере роста дозы ГКП величины этих показателей повышались (табл. 2).
Внесение 42 т/га навоза повышало содержание Nг, P2O5 и K2O, по сравнению с контролем, соответственно на 20,1, 55,0 и 65,5 % (год действия), 32,1, 18,4 и 40,2 % (1-й год последействия), 48,7, 126,7 и 128,9 % (2-й год последействия). При этом в год действия оно было меньше, чем в варианте с 3 т/га ГКП, соответственно на 92,2, 36,3 и 122,5 %, на 1-й год последействия – на 26,3, 33,7 и 130,5 %. На 2-й год последействия количество Nг и P2O5 на фоне навоза превышало величину этого показателя при внесении 3 т/га ГКП на 4,7 и 34,9 %, а содержание K2O было на 4,2 % меньше.
Все виды органических удобрений в год внесения обогащали почву питательными элементами сильнее, чем минеральные. Так, при заделке 1, 2 и 3 т/га ГПК содержание гидролизуемого азота было больше, чем в варианте с внесением минеральных удобрений в расчете на запланированную урожайность, соответственно на 46,3, 53,0 и 79,2 %, подвижного фосфора – на 17,4, 24,3 и 32,7 %, калия – на 12,1, 35,0 и 62,0 %,. Аналогичные закономерности наблюдали при использовании подстилочного навоза и сидерата.
Под влиянием действия и последействия 1-2-3 т/га ГКП продуктивность зернопропашного звена зернотравянопропашного севооборота увеличилась по отношению к контролю на 78,5-104,3-122,6 %, рост величины этого показателя происходил по мере наращивания норм ГКП. Под действием и последействием 42 т/га подстилочного навоза продуктивность звена севооборота увеличилась на 110,6 %, 27 т/га гречишного сидерата – на 80,6 %.
При ежегодном внесении минеральных удобрений продуктивность повышалась, в сравнении с контролем на 103,9 %. Наибольшая суммарная прибавка урожайности, в сравнении с контролем, 11,02 тыс. зерн. ед./га., отмечена в результате действия и последействия 3 т/га ГКП. Суммарная прибавка от действия и трех лет последействия 42 т/га подстилочного навоза (эквивалентного по составу 3 т/га ГКП) составила 9,94 тыс. зерн. ед./га (табл. 3).
По сбору суммарной прибавки урожайности гречишный сидерат и 1 т/га ГПК находились почти на одинаковом уровне с небольшим преимуществом гречишного сидерата на 190 зерн. ед./га.
Результаты расчета экономической эффективности свидетельсвуют, что с учетом прямого действия и последействия органических удобрений себестоимость продукции в вариантах с их применением снижается, по сравнению с ежегодным внесением минеральных удобрений под запланированную урожайность, а рентабельность производства – повышается (табл. 4). Так, себестоимость 100 зерн. ед. на фоне применения минеральных удобрений выше, чем при внесении 1, 2 и 3 т/га ГПК и 27 т/га гречишного сидерата, на 240,53, 203,0, 162,17 и 248,47 руб. При этом рентабельность производства на фоне минеральных удобрений составила 54,39 %. При использовании 1 т/га ГПКона возрастала, по сравнению с ежегодным внесением минеральных удобрений, на 133,75 %, 2 т/га – на 99,44 %, 3 т/га – на 70,33 %, гречишного сидерата – на 142,23 %.
Заделка 42 т/га подстилочного навоза 1 раз за ротацию звена севооборота эффективнее (рентабельность 55,08 %), чем ежегодное внесение расчетных доз минеральных удобрений на формирование запланированной урожайности.
1. Agrotekhnicheskiy metod zaschity rasteniy: uchebnoe posobie. / Pod redaktsiey A.N. Kashtanova. [Agrotechnical method of plant protection: a manual]. / V.A. Chulkina, E.Yu. Toropova, Yu.I. Chulkin and others. / Edited by A.N. Kashtanov. M.: IVTs “MARKETING”, 2000. 336 p.
2. Spravochnik agrokhimika Respubliki Tatarstan. [Handbook of the agrochemist of the Republic of Tatarstan]. / Chekmarev P.A., Lukmanov A.A., Davlyatshin I.D. and others. Kazan: Tatknigoizdat, 2015. 322 p.
3. Lysenko V.P. Poultry farms - allies of farmers. [Ptitsefabriki - soyuzniki zemledeltsev]. // Zemledelie. - Agriculture. 2014. №5. P. 20-21.
4. Ispolzovanie ptichego pometa v zemledelii. [The use of poultry droppings in agriculture]. / V.I. Fisinin, V.G. Sychev, V.A. Sedykh and others. M.: OOO “NIKPTs Voskhod A”, 2013. 268 p.
5. Pryanishnikov D.N. Izbrannye sochineniya. [Selected works]. M.: Izdatelstvo “Kolos”, 1965. Vol. 1. 335 p.
6. Kiryushin V.I. Management of soil fertility in intensive farming. [Upravlenie plodorodiem pochv v intensivnom zemledelii]. // Zemledelie. - Agriculture. 1987. № 5. P. 2-6.
7. Shakirov R.S. Zemnoe plodorodie: monografiya. [Earthly fertility: monograph]. Kazan: Tatarskoe knizhnoe izdatelstvo, 1989. P. 120.
8. Korshunov A.V., Lysenko Yu.N., Lysenko N.Yu. Small-scale potato growing: synergistic effect of intermediate green manure crops in crop rotation and permanent planting, fertilizers and varieties. [Melkotovarnoe kartofelevodstvo: sinergeticheskiy effekt promezhutochnykh sideralnykh kultur v sevooborote i bessmennoy posadke, udobreniy i sortov]. // Dostizheniya nauki i tekhniki APK. - Achievements of science and technology of the agro-industrial complex. 2016. Vol. 30. № 8. P. 28-33.
9. Shakirov R.S. Adaptivnye sistemy udobreniy v sevooborotakh lesostepi Povolzhya: avtoref.dis…d.s.-kh. nauk. (Adaptive fertilizer systems in crop rotations of Volga forest-steppe: abstract of doctoral thesis of agricultural sciences). Kazan, 2001. 49 p.
10. Aydiev A.Ya., Lazarev V.I., Kotelnikova M.N. Improvement of winter wheat cultivation technologies in the conditions of Kursk region. [Sovershenstvovanie tekhnologiy vozdelyvaniya ozimoy pshenitsy v usloviyakh Kurskoy oblasti]. // Zemledelie. - Agriculture. 2017. № 1. P. 37-39.
11. Korshunov A.V., Simakov E.A., Lysenko Yu.N. and others. Actual problems and priority directions of potato growing. [Aktualnye problemy i prioritetnye napravleniya razvitiya kartofelevodstva]. // Dostizheniya nauki i tekhniki APK. - Achievements of science and technology of the agro-industrial complex. 2018. Vol. 32. № 3. P. 12-20.
12. Loshakov V.G., Ivanova S.F. and others. Diseases of grain crops in specialized crop rotations. [Bolezni zernovykh kultur v spetsializirovannykh sevooborotakh]. // Izvestiya TSKhA. - News of TSAA. 1988. Issue 5. P. 85-95.
13. Novikov M.N. Siderata in the USSR: today and tomorrow. [Sideraty v SSSR: segodnya i zavtra]. // Zemledelie. - Agriculture. 1991. № 1. P. 63-64.
14. Organic fertilization is an effective factor in the improvement of soil and an inductor of its suppressiveness. [Organicheskoe udobrenie - effektivnyy faktor ozdorovleniya pochvy i induktor ee supressivnosti]. / M.S. Sokolov, Yu.Ya. Spiridonov, A.P. Glinushkin and others. // Dostizheniya nauki i tekhniki APK. - Achievements of science and technology of the agro-industrial complex. 2018. Vol. 32. № 1. P. 4-12.
15. Pryanishnikov D.N. Izbrannye sochineniya. [Selected works]. M.: Izdatelstvo Akad. Nauk SSSR. 1952. Vol. 3. 634 p.
