Агрохимия, 2020, № 8, стр. 43-50

ВВЕДЕНИЕ

Паровое поле дает определенные гарантии получения высокой урожайности 1-й культуры после пара и хорошего качества продукции, что более всего определяется достаточно высоким накоплением в пару нитратного азота в 1-метровом слое почвы. При сравнении содержания нитратов в почве в конце парования на разных опытных полях Курганского НИИСХ были обнаружены существенные отличия. Обследования проведены на 4-х опытных полях: Шадринском (север области), Центральном (центральная зона), Южном (юг области) и Макушинском (восточная зона) при ежегодной вспашке. Анализ сделан по наблюдениям в течение от 5-ти до 15–20-ти лет [1]. Результаты показали, что наибольшее накопление нитратного азота в метровом слое (194 кг N-NО₃/га) характерно для легкоглинистого обыкновенного солонцеватого чернозема на востоке области на Макушинском опытном поле (рис. 1). В тяжелосуглинистом выщелоченном черноземе Шадринского опытного поля в связи с меньшим количеством тепла в северо-западной зоне области в слое 0–100 см почвы накапливалось лишь 85 кг N-NО₃/га. Промежуточное положение занимали Центральное и Южное опытные поля, где почва – выщелоченный чернозем среднесуглинистый в центре и легкосуглинистый на юге.

Рис. 1.

Накопление N-NО₃ в 1-метровом слое почвы в разных зонах Курганской обл. [1].

Более значимыми становятся различия в питании растений при рассмотрении урожайных данных длительных стационарных экспериментов на опытных полях в 4-польных зернопаровых севооборотах. Проанализировано действие и последействие пара в повышении урожайности мягкой яровой пшеницы на 3-х опытных полях. Известно, что при достаточном накоплении азота под посевом пшеницы после пара эффект пара усиливался улучшением фосфорного питания, поскольку эти два элемента находятся в тесном взаимодействии [2, 3]. Обеспеченность растений подвижным фосфором на Центральном опытном поле низкая (40 мг/кг), на Макушинском – очень низкая (28 мг/кг). Поэтому действие пара существенно усиливалось с применением фосфорного удобрения. На Шадринском опытном поле содержание в почве подвижного фосфора – повышенное (70–75 мг/кг), при таком показателе больше реализация имеющихся запасов азота, но меньше эффективность фосфорного удобрения [5–7]. Именно повышенное количество фосфора в почве Шадринского опытного поля послужило причиной умеренного влияния внесения Р30 в посеве 1-й пшеницы после пара и высокой эффективности азота. В силу наименьшего накопления азота в пару на Шадринском опытном поле в посевах 1-й культуры звена севооборота иногда проявлялся эффект от добавления азотного удобрения к фосфорному.

Цель работы – анализ приемов усиления положительного действия пара на урожайность и качество яровой пшеницы с помощью внесения оптимальных доз удобрений в каждом из 3-х посевов пшеницы зернопарового севооборота.

МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЯ

Исследование выполнено в Курганском НИИ сельского хозяйства в лаборатории земледелия в рамках Государственного задания Министерства науки и высшего образования по направлению 142 Программы ФНИ государственных академий наук по теме № 0773-2019-0027 “Усовершенствовать систему адаптивно-ландшафтного земледелия для Уральского региона и создать агротехнологии нового поколения на основе минимизации обработки почвы, диверсификации севооборотов, интегрированной защиты растений, биологизации, сохранения и повышения почвенного плодородия и разработать информационно-аналитический комплекс компьютерных программ и баз данных, обеспечивающий инновационное управление системой земледелия”. Проведен анализ данных стационарных длительных опытов в течение 40–45–50 лет. Опыты заложены В.И. Овсянниковым с помощниками. Исследования вели: на Шадринском поле – В.П. Новоселов, на Макушинском – Г.П. Попов, на Центральном – С.М. Овсянникова и в 2007–2018 гг. – Ю.В. Суркова. Анализ многолетних данных с подготовкой таблиц для сравнительной оценки роли пара в разных зонах Курганской обл. и подбором экономически выгодных приемов удобрения пшеницы, положительно влияющих на урожайность и качество зерна, проведен О.В. Волынкиной и Ю.В. Сурковой.

Рассмотрена урожайность в 4-польном зернопаровом севообороте – пар и 3 пшеницы. Агрохимическая характеристика почвы приведена в табл. 1.

Общая площадь делянки 288 м² (7.2 × 40), учетная 80 м² (2 × 40). Повторность трехкратная. Учет урожая пшеницы вели напрямую комбайном “Сампо-500” с отбором образца для определения влажности и чистоты бункерной массы зерна.

Окончательную оценку эффективности зернопаровых севооборотов выполнили путем экономической оценки. Тип технологий несколько отличался на разных опытных полях. Например, на основную обработку почвы затраты были одинаковыми на Центральном и Шадринском опытных полях, поскольку данные получены при ежегодной вспашке с весенним боронованием и предпосевной обработкой (1237 + 193 + 588 = 2018 руб./га). На Макушинском поле 30 лет проводили вспашку и 15 лет – поверхностную обработку почвы, средневзвешенные затраты за 45 лет на основную обработку и сопутствующие ей работы складывались из следующих сумм: 1021 + 193 + 588 = 1802 руб./га. Для 1-й культуры на всех опытных полях добавились расходы на 4 летних культивации в пару (588 руб. × 4). Стоимость семян и посевных работ дисковой сеялкой СЗ-3,6 с прикатыванием равнялась 2862 руб./га. В применении удобрений тоже были особенности. Например, на Центральном опытном поле фосфорный фон поддерживали дозой Р30 с 1969 по 1999 гг., далее – последействием суперфосфата. Поэтому средневзвешенная доза за 50 лет была равна Р18. Также поддерживали фосфорный фон и на Макушинском поле: 30 лет применяли Р30, после чего использовали последействие фосфорных удобрений, в этом случае в среднем на год за 45 лет вносили Р20.

Защитные мероприятия большую часть лет представляли применение гербицида 2,4-Д, покупка которого и расходы на опрыскивание составляли 706 руб./га. С распространением злаковых сорняков последние 10 лет применяли баковую смесь из гербицидов против широколистных и злаковых сорняков, затраты с расходами на обработку посева составили 1507 руб./га. Средневзвешенные затраты на защиту от сорняков за 50 лет на Центральном опытном поле были равны 866, за 45 лет на Макушинском поле – 884 и за 40 лет на Шадринском поле – 906 руб./га. Уборка пшеницы с доработкой зерна стоила 106 руб./ц, поэтому в зависимости от уровня урожайности сумма этих затрат менялась. Стоимость удобрений (аммофос – 2900, аммиачная селитра – 1600 руб./ц) и зерна пшеницы (3-й класс, 1040 руб./ц) взяты по ценам 2019 г. Цена пшеницы скорректирована по частоте выращивания зерна 3-го класса в каждом из полей севооборота. Детализация расходов на разные технологические операции способствовала обоснованной экономической оценке эффективности пара на каждом из опытных полей.

РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ

Результаты анализа изложили сначала отдельно для каждого из опытных полей, а затем полученные оценки сравнили между собой. Очень важно увидеть повторяемость по годам урожаев пшеницы разного уровня, а также выявить пути увеличения частоты лет с получением высокой продуктивности зернопарового севооборота. Параллельно были выявлены оптимальные дозы удобрений в каждом из полей севооборота.

Центральное опытное поле, 50 лет, 1969–2018 гг. Фосфорное удобрение в посеве 1-й пшеницы после пара на Центральном опытном поле оказало умеренное положительное действие, повысив число лет с высокой урожайностью зерна (с 26 до 30 ц/га) и увеличив среднюю урожайность на 1.7 ц/га (табл. 2). В следующем поле существенно снижалась обеспеченность растений азотом. В почве под 2-й пшеницей после пара содержание N-NО₃ снижалось почти в 2 раза по сравнению с 1-й пшеницей после пара (рис. 1) [1]. Поэтому положительно действовало азотно-фосфорное удобрение. За счет оптимальной дозы N40Р30 число лет с высокими урожаями увеличилось с 9 до 17, а с низкими – снизилось с 17 до 14.

В конце севооборота применение азотно-фосфорного удобрения было уместно в той же дозе N40, т.к. среди испытанных в опыте доз N20–40–60 минимальная доза была менее эффективной, особенно по влиянию на качество зерна, а доза N60 не обеспечивала стабильно существенного прироста урожая. На удобренном фоне в этом поле заметно снижалось число лет с низкими урожаями – с 21 года до 12 лет (табл. 2).

Макушинское опытное поле, 45 лет, 1970–2014 гг. На Макушинском опытном поле с лучшим азотным режимом обыкновенного солонцеватого чернозема и очень низким содержанием подвижного фосфора применение дозы Р20 обеспечило высокий эффект. Среднее повышение урожайности 1-й пшеницы после пара составило 5.3 ц/га. Еще более высокие приросты урожайности в 6–14 ц/га отмечены 21 раз за 45 лет опыта (табл. 3).

При удалении по времени посева пшеницы от пара наряду с фосфором повышалась потребность в азоте. Действие доз N20–40 на изменение урожайности на этом опытном поле показало целесообразность применения дозы N20. В посеве 2-й пшеницы после пара на фоне применения N20Р30 существенно менялось число лет с высокой урожайностью. Оно повышалось с 10 лет в контроле до 23 в опыте. Низкие урожаи отмечены всего 7 раз при 12-ти в контроле. Удвоение дозы азота внесло только небольшие изменения, что и позволило считать дозу удобрения N20Р20 оптимальной для обыкновенного солонцеватого чернозема в посеве 2-й пшенице после пара.

В конце севооборота удобрение N20Р20 было еще эффективнее: число лет с высокими урожаями пшеницы увеличилось с 5-ти лет до 21-го года, а с низкими – уменьшилось с 18-ти до 9-ти лет. Закономерность действия доз удобрения оказалась одинаковой в посевах 2-й и 3-й пшеницы после пара. Удвоение дозы азота повысило среднюю урожайность всего на 0.8 ц/га – с 22.0 до 22.8 (табл. 3).

Шадринское опытное поле, 40 лет, 1972–2011 гг. Подход к выбору изученных доз азота в северо-западной зоне Курганской обл. основывался на учете лучших условий увлажнения. В связи с более высоким содержанием подвижного фосфора в почве и самым низким накоплением нитратного азота в пару на Шадринском опытном поле, оптимальный состав удобрения в посеве 1-й пшеницы после пара отличался от других опытных полей. В этом случае добавление азота к фосфору под 1-ю пшеницу после пара было эффективным: прибавка урожайности возрастала на 2 ц/га и более 15 раз за 40 лет, содержание клейковины в зерне – 18 раз. Поэтому средняя урожайность 1-й пшеницы после пара от добавления азота к фосфору повысилась почти на 2 ц/га. Урожайность в вариантах Р30 и N40Р30 составила 26.3 и 28.1 при 24.6 ц/га в контроле (табл. 4). Конечно, рекомендация применять азотное удобрение под 1-ю пшеницу после пара не может быть повсеместной. Однако в хозяйствах с применением интенсивных технологий это вполне возможно.

Действие удобрений N40Р30 и N80Р30 сравнили в посеве 2-й пшеницы после пара. За 40-летний период 25 раз прибавки урожайности при применении N80Р30 были намного больше, чем при дозе N40Р30, что сказалось на повторяемости высокой урожайности пшеницы (29 лет) при 5‑летней в контроле и 24-летней при дозе N80. При частом проявлении преимущества более высокой дозы азота средняя урожайность пшеницы оказалась на 3 ц/га больше, чем в варианте N40Р30. Удвоенная доза азота на фоне фосфора обеспечила среднюю прибавку урожайности к контролю, равную 11.6 ц/га. Поскольку шаг изменения дозы азота в опыте был большим, то оптимальная рекомендованная доза удобрений для Шадринского опытного поля могла меняться в пределах N50–60–70–80.

В заключительном поле севооборота удвоенная доза азота не показала такого же эффекта, как в посеве 2-й пшеницы после пара. Удвоение дозы азота дало дополнительную прибавку только 5 раз за 40 лет. Удобрение N40Р30 обеспечило прирост урожайности 10.4 ц/га, увеличив частоту лет с высокой урожайностью с 2-х лет в контроле до 25-ти лет. Пониженная урожайность за счет применения удобрения повторилась всего 4 раза вместо 15-ти в неудобренном варианте.

Сравнили на примере 3-х опытных полей экономические показатели для интенсивных технологий возделывания пшеницы с применением оптимальных доз удобрений. Суммарный сбор зерна в севообороте на опытных полях был равен 64.3, 73.9, 82.8 ц/га соответственно (табл. 5).

Наблюдения за качеством зерна пшеницы в разных полях севооборота и на 3-х опытных полях позволили корректировать цену зерна. Например, в северо-западной зоне Курганской обл. (Шадринское опытное поле) сложнее всего вырастить качественную пшеницу. Согласно повторяемости урожайности 3-го класса пшеницы, выведена средневзвешенная стоимость зерна на основе цен 2019 г. (табл. 6). При благоприятных ценах на зерно пшеницы 3- и 4-го классов, установившихся осенью 2019 г. в Уральском регионе, средневзвешенная цена 1 ц зерна пшеницы, несмотря на различную повторяемость качества зерна в соответствии с требованиями к 3-му классу, менялась в небольших пределах.

За счет внесения оптимальных доз удобрений стоимость урожая была близкой для полей севооборота заметнее всего на Шадринском опытном поле. Это выравнивание достигалось применением во 2-м поле повышенной дозы удобрения N80P30, поэтому одинаковой прибыли в 1- и 3-м полях севооборота не получили (табл. 7). Показатели изменились бы в лучшую сторону, если бы вносили дозы порядка N65–70, которые могли оказать близкое к дозе N80 влияние. В более поздних закладках опытов шаг изменения иследованных доз был равен N20.

Суммы затрат и прибыли в целом в севообороте свидетельствовали о наиболее высокой рентабельности выращивания пшеницы в зернопаровом севообороте на Макушинском опытном поле (табл. 8). Этот результат экономической оценки зернопарового севооборота среди 3-х зон Курганской обл. согласуется с преимуществом в накоплении нитратного азота в почве пара на этом опытном поле. В этом случае природный ресурс обеспечивал не только высокую урожайность 1-й пшеницы после пара, но и позволил в следующих полях севооборота обходиться меньшей дозой азота (N20). В почве этого опытного поля повышенное количество нитратов с более высоким эффектом реализовалось в урожае с помощью фосфорного удобрения, поскольку почва была беднее подвижным фосфором.

Показано наименьшее влияние пара в северо-западной зоне области, т.к. по данным Шадринского поля, даже в посеве 1-й пшеницы после пара добавление азота к фосфору было эффективным. В этой зоне есть хозяйства, где практикуют на определенной части пашни беспаровое земледелие.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Анализ уровня урожайности пшеницы в 3-х полях 4-польного зернопарового севооборота выявил ее различия в зависимости от полей севооборота и 3-х зон Курганской обл. Уровень урожайности в 1-м посеве после пара на Центральном опытном поле при содержании Р₂О₅ в почве 40–50 мг/кг умеренно менялся от применения фосфора в средней в опыте дозе Р18. За счет удобрения число лет с повышенной урожайностью 1-й пшеницы после пара возрастало с 26-ти в контроле до 30-ти, а с низкой – уменьшалось с 7-ми до 5‑ти лет. На Макушинском опытном поле при стабильном положительном действии фосфора в посеве 1-й пшеницы после пара высокая урожайность отмечена 30 раз за 45 лет при 18-ти в контроле. Средняя урожайность на фоне Р20 выявлена 12 раз при 22-х в контроле. На Шадринском опытном поле с лучшей влагообеспеченностью растений и в контроле урожайность в 1-м посеве после пара была достаточно высокой при повторяемости этого показателя в 50% лет. При внесении Р30 получен близкий результат. Проверена целесообразность добавления азота к фосфору в 1-м поле после пара, что было эффективно в большей части лет, что позволило рекомендовать этот прием для применения в развитых хозяйствах, т.к. среднее дополнительное повышение урожайности на фоне N40Р30 достигало 2 ц/га. Такой прием действовал положительно и на качество зерна.

Показано, что во 2-м посеве после пара на всех опытных полях требовалось внесение азотно-фосфорного удобрения при разных дозах азота. На Центральном опытном поле доза N40P18 обеспечила высокую урожайность пшеницы 17 раз за 50 лет при 9-ти в контроле. На Макушинском опытном поле на фоне N20Р20 высокая урожайность за 45 лет получена 23 раза при контрольном показателе 10 раз. На Шадринском опытном поле доза N80Р30 позволила получить высокую урожайность 29 раз за 40 лет, тогда как в контроле лишь 5 раз. Повышение дозы азота до N80 в сочетании с Р30 во 2-м посеве в северо-западной зоне было оправдано, т.к. этот прием увеличил прибавку урожайности по отношению к дозе N40Р30 в среднем на 3 ц/га.

В конце севооборота урожайность пшеницы в контроле резко снижалась. На Центральном опытном поле доза N40Р18 снизила частоту низкой урожайности с 21-го года до 12-ти лет, на Макушинском опытном поле доза N20Р20 – с 18-ти до 9-ти лет, на Шадринском опытном поле при оптимальной дозе N40Р30 – с 15-ти до 4-х лет. Высокая урожайность пшеницы за счет интенсификации технологии соответственно в опытных полях в 3-м посеве после пара повторилась 12, 21, 25 раз при 5, 5, 2 раза в контроле.

Применение удобрений существенно меняло не только урожайность пшеницы в зернопаровом севообороте, но и качество зерна. Выращивание ценной пшеницы (3-го класса) удавалось в 1-м поле после пара в 86–100% лет, а в следующих посевах, даже в удобренных вариантах – реже. С удалением посева от пара ухудшались условия азотного питания, что снижало белковость зерна. Кроме этого, в 3-м и 4-м полях севооборота качество пшеницы сильнее зависело от погоды. Удобрением не всегда удавалось преодолеть влияние неблагоприятных погодных условий.

В экспериментах Курганского НИИСХ рентабельность выращивания пшеницы в зернопаровом севообороте была больше на Макушинском опытном поле. Такой результат был обеспечен за счет наибольшего накопления нитратного азота в пару в обыкновенном солонцеватом черноземе восточной зоны области и высоким действием фосфорного удобрения в этой почве, бедной подвижными фосфатами. Наименьшее значение имел пар в северо-западной зоне области, поскольку, по данным Шадринского поля, даже в 1‑м поле после пара пшеница положительно реагировала на добавление к фосфору азота. В этой зоне практикуется на определенной части пашни беспаровое земледелие.