Системы удобрений направлены на повышение урожайности культур севооборота. Систематическое их использование в течение длительного времени повышает уровень плодородия почвы и продуктивность севооборота [3]. Наиболее действенным средством повышения урожайности сельскохозяйственных культур при соблюдении агротехнических требований является комплексное применение удобрений [4]. В многолетнем опыте Ижевской ГСХА использование органической системы удобрений обеспечило получение – 2,57, минеральной – 3,29 и органоминеральной – 3,67, без удобрений – 1,61 т з.е./га [1]. В опыте ЦОС ВИУА продуктивность севооборота достигла 5,0 т з.е./га [2]. В Удмуртском НИИСХ системы применения удобрений изучаются в 8-польном севообороте.
Цель исследований. Изучить влияние систем удобрений на продуктивность севооборота и плодородие почвы.
Материалы и методы исследований
За годы исследований (1971–2011 гг.) прошли 5 ротаций севооборота. Опыты введутся на двух полях, заложенных в 1971 и 1972 гг. Почва – дерново-подзолистая среднесуглинистая: рНKCl – 5,9, Нг – 1,38–1,56, S – 12,7–14,6 мг-экв./100 г почвы, Р2О5 – 152–280, К2О – 113–116 мг/кг почвы, гумус – 2,3–2,4 %. Опыт состоит из двух факторов. Фактор А – фоны: Н1 – минеральная система удобрения; И22 – известково-минеральная система; Н5 – органоминеральная система; И2Н5 – известково-органоминеральная система. Фактор В – минеральные удобрения. 1 – без удобрений; 2 – N40; 3 – К40; 4 – Р40; 5 – (NPK)10; 6 – (NPK)20; 7 – (NPK)30; 8 – (NPK)40; 9 – (NPK)50; 10 – (NPK)60; 11 – (NPK)60 +микроэлементы. Чередование культур в севообороте: пар черный, озимая рожь, кукуруза, яровая пшеница + клевер, клевер 1 г.п., клевер 2 г.п., озимая рожь, ячмень. Повторность опыта – 4-кратная. Площадь первичной делянки – 114,7 и 119,3 м2 соответственно по закладкам опыта. В мае 2005, 2009–2011 гг. осадков выпало меньше нормы. Июньские (2006, 2008 и 2010 гг.), июльские засухи (2009 г.) и особенно в экстремальном 2010 году, задерживали рост и развитие растений.
Результаты исследований и их обсуждение
В первой ротации (1971–1979 гг.) продуктивность систем удобрений с внесением N64P46K46, навоза 40 т/га и извести по 1 г.к. составила 2,57–2,63 т з.е./га. Во второй ротации (1980–1987 гг.) с повышением доз удобрений (N92P86K77) и навоза (60 т/га) продуктивность достигла 3,32 т з.е./га. В третьей ротации (1988–1995 гг.) минеральные удобрения N77P86K77 на фоне 60 т/га навоза и ранее внесенной извести обеспечили получение наибольшей продуктивности севооборота – 4,00–4,31 т з.е./га. С добавлением микроудобрений (цинка под озимую рожь, кобальта под картофель, меди под яровую пшеницу и ячмень, бора и молибдена под клевер) было получено 4,67 т з.е./га. В четвёртой ротации (1996–2002 гг.) продуктивность севооборота также была выше по известково-органоминеральной системе удобрения. С внесением 4-го уровня – N81P80K102 составила 3,64 т з.е./га, в сочетании с микроудобрениями – 3,74 при 2,69 т з.е./га на контроле. Незначительно уступали этой системе органоминеральная (3,54) и существенно известково-минеральная (2,91–2,97) и минеральная (2,95 т з.е./га) системы.
Таблица 1
Влияние минеральных удобрений на урожайность культур и продуктивность 5-й ротации севооборота, т з.е./га
|
№ варианта |
Оз. рожь |
Кукуруза |
Яровая пшеница |
Вика-овёс, Клевер 1 г.п. |
Горох-овёс, Клевер 2 г.п. |
Озимая рожь |
Ячмень |
Продуктивность севооборота |
|||||||||
|
1 |
2 |
1 |
2 |
1 |
2 |
1 |
2 |
1 |
2 |
1 |
2 |
1 |
2 |
1 |
2 |
3 |
|
|
т/га |
% |
||||||||||||||||
|
1 |
2,22 |
– |
1,71 |
– |
1,76 |
– |
2,34 |
– |
2,21 |
– |
2,27 |
– |
1,78 |
– |
2,04 |
– |
– |
|
2 |
2,69 |
0,47 |
2,34 |
0,63 |
2,48 |
0,72 |
2,62 |
0,28 |
2,59 |
0,38 |
2,70 |
0,43 |
2,25 |
0,47 |
2,54 |
0,50 |
24,5 |
|
3 |
2,67 |
0,45 |
2,23 |
0,52 |
2,12 |
0,36 |
2,58 |
0,24 |
2,48 |
0,27 |
2,38 |
0,11 |
2,15 |
0,37 |
2,37 |
0,33 |
16,2 |
|
4 |
2,68 |
0,46 |
2,00 |
0,29 |
2,02 |
0,26 |
2,90 |
0,56 |
2,44 |
0,23 |
2,60 |
0,33 |
2,12 |
0,34 |
2,39 |
0,35 |
17,2 |
|
5 |
2,94 |
0,72 |
2,42 |
0,71 |
2,48 |
0,72 |
2,74 |
0,40 |
2,72 |
0,51 |
2,83 |
0,56 |
2,30 |
0,52 |
2,63 |
0,59 |
28,9 |
|
6 |
3,00 |
0,78 |
2,48 |
0,77 |
2,54 |
0,78 |
2,94 |
0,60 |
2,61 |
0,40 |
2,85 |
0,58 |
2,26 |
0,48 |
2,66 |
0,62 |
30,4 |
|
7 |
3,02 |
0,80 |
2,64 |
0,93 |
2,56 |
0,80 |
2,86 |
0,52 |
2,67 |
0,46 |
2,99 |
0,72 |
2,45 |
0,68 |
2,74 |
0,70 |
34,3 |
|
8 |
2,94 |
0,72 |
2,77 |
1,06 |
2,70 |
0,94 |
2,80 |
0,46 |
2,72 |
0,51 |
3,00 |
0,73 |
2,52 |
0,74 |
2,77 |
0,73 |
35,8 |
|
9 |
3,00 |
0,78 |
2,83 |
1,12 |
2,86 |
1,10 |
2,80 |
0,46 |
2,78 |
0,57 |
3,05 |
0,78 |
2,64 |
0,86 |
2,85 |
0,81 |
39,7 |
|
10 |
3,04 |
0,82 |
3,00 |
1,29 |
2,97 |
1,21 |
2,85 |
0,51 |
2,81 |
0,60 |
3,22 |
0,95 |
2,60 |
0,82 |
2,92 |
0,88 |
43,1 |
|
11 |
3,06 |
0,84 |
3,02 |
1,31 |
3,00 |
1,24 |
3,01 |
0,67 |
2,80 |
0,59 |
3,13 |
0,86 |
2,69 |
0,91 |
2,95 |
0,92 |
45,1 |
|
Среднее |
2,84 |
– |
2,49 |
– |
2,50 |
– |
2,77 |
– |
2,62 |
– |
2,82 |
– |
2,35 |
– |
2,63 |
– |
– |
|
НСР05 |
– |
0,03 |
– |
0,06 |
– |
0,04 |
– |
0,06 |
– |
0,14 |
– |
0,14 |
– |
0,11 |
– |
0,08 |
– |
Примечание. 1 – урожайность культур; 2 и 3 – прибавка урожайности и продуктивности.
Таблица 2
Продуктивность 5-й ротации севооборота в зависимости от фонов, т з.е./га
|
Культура |
* |
Фон |
|||||
|
Н1 |
И22 |
Н5 |
И2 Н5 |
Среднее |
НСР05 |
||
|
Озимая рожь |
1 |
2,85 |
2,89 |
2,90 |
2,92 |
2,89 |
0,07 |
|
2 |
– |
0,04 |
0,05 |
0,07 |
– |
||
|
Кукуруза |
1 |
2,26 |
2,20 |
3,09 |
2,94 |
2,65 |
0,16 |
|
2 |
– |
– 0,06 |
0,93 |
0,68 |
– |
||
|
Яровая пшеница |
1 |
2,31 |
2,26 |
2,75 |
2,78 |
2,52 |
0,08 |
|
2 |
– |
– 0,05 |
0,44 |
0,47 |
– |
||
|
Вика-овес, клевер 1 г.п. |
1 |
2,60 |
2,69 |
2,85 |
3,05 |
2,80 |
0,08 |
|
2 |
– |
0,09 |
0,25 |
0,45 |
– |
||
|
Горох-овес, клевер 2 г.п. |
1 |
2,63 |
2,52 |
2,73 |
2,71 |
2,65 |
0,18 |
|
2 |
– |
– 0,11 |
0,10 |
0,08 |
– |
||
|
Озимая рожь |
1 |
2,66 |
2,53 |
3,34 |
3,12 |
2,91 |
0,14 |
|
2 |
– |
– 0,13 |
0,68 |
0,47 |
– |
||
|
Ячмень |
1 |
2,41 |
2,33 |
2,72 |
2,58 |
2,51 |
0,11 |
|
2 |
– |
– 0,08 |
0,31 |
0,17 |
– |
||
|
Продуктивность севооборота |
1 |
2,53 |
2,49 |
2,92 |
2,87 |
2,70 |
0,08 |
|
2 |
– |
– 0,04 |
0,39 |
0,34 |
– |
||
|
3 |
– |
– 1,6 |
15,4 |
13,4 |
– |
||
Примечание. 1 – урожайность культур и продуктивность севооборота; 2 – прибавка урожайности и продуктивности, т з.е.; 3 – прибавка продуктивности, %.
В 5-й ротации продуктивность севооборота от полного удобрения (NРК) повышалась на 0,59–0,88 т з.е./га (НСР05 – 0,08 т/га) или на 28,9–43,1 % при внесении (NPK)10-(NPK)60 (табл. 1). Разница между наибольшей и наименьшей величиной урожайности в среднем по культурам была небольшой 0,49 (2,35–2,84) т з.е./га. Наибольшее влияние (на 24,5 %) на продуктивность севооборота оказал азот, несколько меньше – фосфор (17,2 %) и калий (16,2 %). Внесение микроэлементов в сочетании с (NPK)60 увеличило продуктивность на 0,04 т з.е./га по отношению к варианту (NPK)50 и на 0,92 т з.е./га (45,1 %) по отношению к контролю без удобрений. Аналогичная закономерность роста урожайности от нарастающих доз NPK сохранилась у кукурузы и яровой пшеницы. У озимой ржи (1-я культура) максимум урожайности достиг на уровне внесения (NPK)30 – 3,02 т/га и отмечается тенденция роста от микроэлементов. У озимой ржи – предпоследней культуры максимум урожайности отмечен в варианте (NPK)60 – 3,22 т/га. Проявилось последействие минеральных удобрений на однолетних травах и клевере. Наибольшая урожайность викоовсяной смеси и клевера отмечена в варианте с внесением (NPK)60 + микроэлементы – 3,01 т з.е./га. У горохоовсяной смеси и клевера с увеличением доз удобрений в последействии отмечалось повышение урожайности с перепадами, что свидетельствует о неустойчивости их влияния на второй год. По мере возрастания доз повышалась урожайность ячменя. То же самое наблюдалось на унавоженных фонах. На фоне без навоза устойчивого роста урожайности от разных доз NPK не наблюдалось.
Лучшие условия для роста и развития растений создавались на унавоженных фонах Н5 и И2Н5 (табл. 2). Они обеспечили достоверное повышение урожайности кукурузы на 0,68–0,93, яровой пшеницы – 0,44–0,47, викоовсяной смеси – 0,25–0,45 и предпоследней культуры озимой ржи – 0,47–0,68 т з.е./га по сравнению с нулевым фоном Н1. Продуктивность севооборота на этих фонах также была выше – 2,87–2,92 против 2,53 т з.е./га на контрольном фоне (прибавка – 13,4–15,4 %).
В 3–5-й ротациях севооборота солому озимой ржи по два раза запахивали в почву. Несомненно, она оказала положительное влияние на урожайность культур, в том числе и на вариантах без удобрений. Так, на нулевом фоне (Н1) продуктивность севооборота без них в 4-й и 5-й ротациях составила 2,52 и 2,53 т з.е./га. Видно, что продуктивность в севообороте при 2-кратном использовании соломы стабилизировалась.
Выводы
В длительном опыте за годы исследований органоминеральная и известково-органоминеральная системы удобрений обеспечивали получение наибольшей продуктивности севооборота. В их составе потребность внесения минеральных удобрений составила: на уровень 2,60–3,20 т з.е./га – N40-60P50K50; 3,50–4,50 т з.е./га – N60-80P80K90 в среднем. Доля азота на уровне 40 кг д.в./га – 24,5 %, фосфора – 17,2 %, калия – 16,2 %. Микроудобрения в сочетании с NРК способствовали повышению продуктивности севооборота. Длительное использование одной соломы озимой ржи в качестве удобрения стабилизировало продуктивность севооборота на уровне 2,5 т з.е./га.