Агрохимия, 2019, № 10, стр. 39-45

ВВЕДЕНИЕ

В настоящее время в связи с нехваткой органических и минеральных удобрений большой интерес для производства представляет более дешевая, легко доступная биологизированная система удобрения, включающая оптимизацию физико-химические свойства почвы, насыщение севооборотов высокопродуктивными средоулучшающими культурами, широкое использование на удобрение соломы, сидератов, биологического азота и необходимое количество минеральных удобрений для получения плановых урожаев высококачественной продукции.

Применение биологических приемов в земледелии имеет большое агроэкологическое значение. Сокращение объемов применения минеральных удобрений, химических средств защиты растений снижает антропогенную нагрузку на окружающую среду. Севообороты, зеленые удобрения и применение соломы защищают почву от эрозии, сокращают потери питательных веществ из почвы, повышают доступность их растениям [1, 2].

Цель исследования – сравнительная агрохимическая, биологическая, экологическая и экономическая оценка применения органо-минеральной и биологизированной систем удобрения из расчета на запланированный урожай культур в 7-польном полевом севообороте.

МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЯ

В 7-польном полевом севообороте (люпин на зерно – ячмень с подсевом многолетних трав (клевер с тимофеевкой) – травы 1-го года пользования – травы 2-го года пользования – озимая пшеница – картофель –яровое тритикале) изучали 3 системы удобрения: без удобрений – контроль, 2 – органо-минеральную систему удобрения традиционную (ОМСУ), 3 – биологизированную систему удобрения (БСУ).

В органо-минеральной системе удобрения подстилочный навоз в дозе 60 т/га вносили под картофель. В биологизированной системе в качестве органических удобрений использовали солому зерновых и зернобобовых культур, поукосный сидерат многолетних трав 2-го года пользования. В органо-минеральной системе и контрольном варианте солому отчуждали с поля.

В обеих системах удобрения недостаток элементов питания для получения планового урожая возделываемых культур (люпин на зерно – 20, ячмень – 25, озимая пшеница и тритикале – 30, картофель – 250, сено многолетних трав – 40 ц/га) компенсировали за счет минеральных удобрений [3].

В среднем за 2 ротации севооборота с органическими и минеральными удобрениями на 1 га пашни было внесено элементов питания (NPK) за год: в органо-минеральной системе удобрения – 155, в биологизированной – 111, из них соответственно 42 и 70 кг/га – с минеральными удобрениями. Повышенное внесение минеральных удобрений в БСУ связано с картофелем, под который вместо навоза 60 т/га была внесена доза минеральных удобрений (NPK)300 на запланированный урожай 250 ц/га. Агротехника в опыте – общепринятая для условий Нечерноземной зоны [4].

Оценочными критериями в опыте были плодородие почвы, экологическое состояние посевов, продуктивность севооборота, качество растениеводческой продукции, экономическая эффективность систем удобрения.

Научные исследования проводили в соответствии с “Методическими указаниями по проведению исследований в длительных опытах с удобрениями” и ГОСТам [5–12]. Биологические свойства почвы оценивали по численности физиологических групп микроорганизмов и целлюлозолитической активности почвы [13, 14], поражение растений болезнями и вредителями – по [15, 16], накопление биологического азота – по [17], расчет экономической эффективности систем удобрения – по [18], математическую обработку результатов провели по [19].

РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ

Усредненные показатели агрохимических свойств пахотного слоя почвы за 2 ротации севооборота показали, что в полевом севообороте без удобрений при 43%-ном насыщении бобовыми культурам отмечен бездефицитный баланс гумуса, незначительное изменение кислотности, снижение на 22% содержания подвижного фосфора и на 18% – обменного калия (табл. 1).

Обе системы удобрения оказали положительное влияние на плодородие почвы. Почти в равной мере увеличилось содержание гумуса. Оптимизация кислотности почвы и фосфорно-калийного питания растений лучше проявилась под влиянием органо-минерального удобрения. Внесение в достаточном количестве свежего органического вещества с удобрениями в биологизированной системе способствовало увеличению биологической активности почвы под всеми культурами севооборота, при этом максимальная целлюлозолитическая активность почвы отмечена в посевах тритикале и картофеля (рис. 1).

Рис. 1.

Биологическая активность почвы под культурами севооборота, % разложения хлопчатобумажной ткани.

Картофель способствовал биологической активности почвы как пропашная культура, улучшающее действие которой на физические свойства почвы сохранилось и в посевах тритикале.

В конце ротации севооборотов содержание в почве микроорганизмов, использующих органические формы азота, под влиянием органо-минеральной системы удобрения увеличилось на 43, биологизированной – на 75%, содержание микроорганизмов, использующих минеральные формы азота, возросло соответственно на 29 и 31% по сравнению с контролем без удобрений (табл. 2).

Удобрения способствовали более интенсивному развитию всех видов изученных микроорганизмов. Приоритет биологизированной системы в большей степени проявился на развитии бактериальной микрофлоры, органо-минеральной системы – грибной микрофлоры и нитрификаторов.

Оказывая положительное влияние на агрохимические и биологические свойства почвы, изученные системы удобрения обусловили получение урожая большинства культур севооборота до уровня и даже больше запланированных показателей (табл. 3).

Под влиянием органо-минеральной и биологизированной систем удобрения по сравнению с контрольным вариантом урожайность зерна ячменя возросла на 182 и 162%, сена многолетних трав 1-го года пользования – на 120 и 118%, многолетних трав 2-го года пользования – на 21 и 24%, клубней картофеля – на 90 и 64% зерна тритикале – на 82 и 95%. В целом продуктивность основной продукции при применении органо-минеральной системы удобрения возросла на 67, биологизированной – на 62%, максимальная урожайность в севообороте была у многолетних трав и картофеля (рис. 2).

Рис. 2.

Влияние систем удобрения на урожайность основной продукции культур севооборота в зерновом эквиваленте (среднее за 2 ротации), ц з.е./га.

Продуктивность пшеницы и тритикале при применении удобрений достигла планируемого уровня, ячменя – превзошла на 5–8 ц з.е./га. Прирост урожая зерновых культур при использовании органо-минеральной и биологизированной систем удобрения произошел за счет увеличения таких показателей, как длина колоса, число зерен и масса зерен в колосе. У ячменя и озимой пшеницы наблюдали увеличение продуктивной кустистости в 1.4–1.7 раза и массы зерна с колоса в 1.3–1.5 раза.

Наиболее значительные изменения показателей структуры урожая отмечены у ярового тритикале: длина колоса увеличилась в 1.3–1.6 раза, озерненность колоса – в 1.6–1.7 раза, масса зерна одного колоса – в 1.4–1.5 раза (табл. 4).

Существенное влияние изученные системы удобрения оказали на структуру и качество картофеля: количество клубней с куста увеличилось в 1.5 раза, масса крупной фракции – в 1.2 раза, содержание крахмала повысилось на 0.9–1.2% относительно варианта без удобрений. После одного месяца хранения картофеля количество больных клубней в вариантах с использованием органо-минеральной и биологизированной систем удобрения было в 1.5 раза меньше, чем в контрольном варианте. При использовании обеих систем удобрения отмечено повышенное накопление в клубнях нитратного азота, чем в варианте без удобрений, но его содержание не превышало ПДК [20] (табл. 5).

Системы удобрения оказали влияние на содержание элементов питания в основной продукции культур севооборота (табл. 6). В большей мере положительное действие удобрений на накопление всех элементов питания проявилось в растениях клевера, азота – пшеницы и картофеля, фосфора – ячменя. Под влиянием удобрений в растениях люпина снижалось содержание азота, в растениях картофеля и тритикале – фосфора и калия. Одним из важнейших показателей полевых севооборотов Нечерноземной зоны является выход белка и качество продукции культур. Показано, что величина этих показателей существенно зависела не только от культур севооборота, но и от применения удобрений (табл. 7).

Наибольший выход белка в севообороте отмечен в посевах многолетних трав, люпина, картофеля и озимой пшеницы, наименьший – в посевах ячменя. При применении обеих систем удобрения выход белка возрастал, в среднем за ротацию севооборота на 64%. Эффект систем удобрения был равноценен. Качество продукции большинства культур севооборота по содержанию белка существенно не зависело от удобрений. Лишь в клубнях картофеля на 7% увеличилось количество белка, а в зерне люпина и многолетних травах отмечено его незначительное снижение.

Расчет экономической эффективности использования различных систем удобрения в полевом севообороте (табл. 8) проводили по методике Баранова [18]. При этом затраты на удобрения, семена и возделывание культур взяты из соответствующих технологических карт, которые ежегодно разрабатывали в течение проведения опыта. Стоимость 1 кг зерновой продукции с вычетом затрат на ее уборку, подработку и хранение составила 6 руб.

По продуктивности обе системы удобрения были почти равноценными, но в связи с меньшими затратами на удобрения (NPK) и возделывание культур условно чистый доход от биологизированной системы удобрения возрос на 5.2 тыс. руб. (на 5%), рентабельность увеличилась до 10.5% (на 16.5%). Доход 1 руб. затрат на удобрения в органо-минеральной системе составил 2.95, в биологизированной – 4.25 руб.

Если учесть, что в среднем за 2 ротации севооборота с органическими и минеральными удобрениями на 1 га пашни было внесено элементов питания (NPK) за год в органо-минеральной системе – 155 кг, в биологизированной – 111 кг, то с учетом показателей продуктивности севооборота окупаемость 1 кг NРК систем удобрения соответственно достигла 10.5 и 13.5 кг з.е. основной продукции.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Таким образом, биологизированную систему удобрения, как и традиционную органо-минеральную, можно использовать для получения плановых урожаев культур в полевом севообороте. Оказывая положительное влияние на плодородие почвы, обе системы удобрения в равной мере способствовали росту продуктивности севооборота и выхода белка. Ввиду меньшего расхода элементов питания на формирование урожая (на 29%) биологизированная система удобрения была более рентабельной.