Агроэкономическое обоснование запашки соломы яровой пшеницы при использовании возрастающих доз минеральных удобрений в лесостепи Зауралья

Введение. В современных условиях рыночной экономики использование аграриями минеральных удобрений для питания растений с целью получения высоких урожаев сельскохозяйственных культур является неотъемлемой частью земледелия. Применение органических удобрений в виде навоза повсеместно распространено вблизи животноводческих ферм, тогда как побочную продукцию в виде соломы хозяйства стараются максимально вывезти с полей для получения дополнительной прибыли или собственной потребности. Неравномерное внесение органических удобрений и в дозах, не обеспечивающих положительный баланс гумуса, неминуемо приведет к дегумификации почв [1–3]. Особенно остро эта проблема наблюдается на удаленных участках пахотных почв.

Одним из альтернативных способов восполнения питательных веществ и обогащения органическим веществом является запашка соломы [4, 5]. В ранее проведенных исследованиях было установлено, что солома зерновых куль- тур богата питательными веществами [6]. В составе воздушно-сухой массы растительных остатков содержится: азота – 0,5–1,4 %; фосфора – 0,2–0,3; калия – 0,5–1,6; кальция – 0,3–2,0; магния – 0,1–0,3 %. Также многочисленные исследования показали, что высокое соотношение C : N – 1 : 60 (80) в соломе зерновых культур стимулирует дополнительное потребление почвенного азота, а следовательно приводит к снижению урожайности сельскохозяйственных культур [7–10].

В посевах с высокими дозами минеральных удобрений накапливается значительное количество питательных веществ в растительных остатках. Поэтому запашка соломы является одним из основных источников экономической эффективности возделываемых сельскохозяйственных культур [11].

Цель исследования – агроэкономическое обоснование запашки соломы яровой пшеницы при использовании возрастающих доз минеральных удобрений в лесостепи Зауралья.

Материалы и методы. Исследование по влиянию возрастающих доз минеральных удобрений на содержание питательных веществ в соломе яровой пшеницы выполняли на опытном поле кафедры почвоведения и агрохимии ФГБОУ ВО ГАУ Северного Зауралья с 2013 по 2016 г.

Данная территория относится к северной лесостепи с континентальным, теплым и умеренно увлажненным климатом с периодически промывным типом водного режима. Почва – чернозем выщелоченный, тяжелосуглинистый. Содержание органического углерода в пахотном слое (0–30 см) варьировало от 4,44 до 5,25 % [12].

Исследования в опыте выполняли в зерновом севообороте (горохо-овсяная смесь – яровая пшеница – овес), чередование культур за годы исследований не менялось. Зеленую массу в занятом пару скашивали и вывозили с поля, а пожнивно-корневые остатки запахивали в почву. Размеры делянки – 4 × 25 м (100 м2), учетная площадь – 50 м2. Размещение делянок последовательное, в четырехкратном повторении.

Отвальную обработку почвы проводили после уборки культур на глубину 20–22 см. Весной при наступлении физической спелости почвы боронили в 4 следа. В день посева перед культивацией на глубину 8–10 см вносили минеральные удобрения (аммиачная селитра и аммофос) по вариантам опыта. Калийные удобрения не использовали в связи с высокой обеспеченностью стационара этим элементом питания. Дозу удобрений рассчитывали ежегодно на планируемую урожайность яровой пшеницы методом элементарного баланса и вносили в один срок перед посевом (рис. 1). Контрольный вариант предусматривал естественный агрофон.

□ Азот □ Фосфор

Рис. 1. Дозы минеральных удобрений для получения планируемой урожайности яровой пшеницы (2013–2016 гг.), кг д.в./га

После уборки зерновых культур солома измельчалась комбайном и разбрасывалась по вариантам опыта. Учет массы соломы и отбор ее на опыты выполняли при сноповом анализе. Сопутствующие показатели определяли следующими методами: азот – ГОСТ 13496.4-93; фосфор – ГОСТ 26657-85; калий – ГОСТ 30504-97; расчет НСР для средних данных за годы исследований [13]; математическую обработку данных и дисперсионный анализ проводили с использованием надстройки AgCStat [14].

Результаты и их обсуждение. Урожайность яровой пшеницы на варианте с естественным агрофоном в среднем за годы исследований составила 2,0 ± 0,1 т/га зерна, при этом выход соломы достигал 2,4 ± 0,1 т/га (табл. 1). Выращивание яровой пшеницы на варианте со средним агрофоном (NPK на 3,0 т/га зерна) позволило получить урожайность зерна на 63 % больше относительно контроля, который составил 3,3 т/га. Внесение минеральных удобрений положительно сказалось и на побочной продукции в виде соломы.

Таблица 1

Вариант	Урожайность, т/га		Прибавка урожая, % от контроля
	Зерно	Солома	Зерно	Солома
Без удобрений	2,0±0,1	2,4±0,1	–	–
NPK на 3,0 т/га зерна	3,3±0,1	4,6±0,3	63	88
NPK на 4,0 т/га зерна	3,9±0,1	5,5±0,3	93	126
NPK на 5,0 т/га зерна	4,9±0,1	6,4±0,2	141	164
NPK на 6,0 т/га зерна	4,9±0,2	6,4±0,3	140	164

Урожайность и выход соломы яровой пшеницы в зависимости от уровня минерального питания (2013–2016 гг.), т/га

На варианте с повышенным уровнем минерального питания урожайность яровой пшеницы была 3,9 ± 0,1 т/га зерна, что в 2 раза больше относительно варианта с естественным агрофоном. Прибавка урожая относительно контроля составила: зерно – 93 %, солома – 126 %.

Выращивание яровой пшеницы на варианте с высоким уровнем минерального питания (NPK на 5,0 т/га зерна) позволило получить 4,9 ± 0,1 т/га зерна и 6,4 ± 0,2 т/га соломы, что на 141 и 164 % выше относительно контроля. Внесение минеральных удобрений на варианте с более высоким уровнем минерального питания не дало существенных отличий.

Содержание питательных веществ в соломе, выращенной на варианте с естественным агрофоном (контроль), составило: азота – 0,69 ± 0,05 %, фосфора – 0,18 ± 0,01 % и калия – 0,67 ± 0,02 % (табл. 2). Внесение минеральных удобрений на планируемую урожайность яровой пшеницы с NPK на 3,0–6,0 т/га зерна не оказало существенного влияния на содержание фосфора в соломе (НСР 05 = 0,02). Это обусловлено тем, что растение поглощает фосфор в первой половине вегетации и к моменту созревания максимально успевает его аккумулировать в зерне [15]. Тогда как содержание азота и калия в растительных остатках увеличивалось пропорционально возрастающим дозам минеральных удобрений.

Таблица 2

Содержание питательных веществ в соломе яровой пшеницы, выращенной при различном уровне минерального питания (2013–2016 гг.), %

Вариант	Азот	Фосфор	Калий
Без удобрений	0,69±0,05	0,18±0,01	0,67±0,02
NPK на 3,0 т/га зерна	0,89±0,08	0,19±0,01	0,93±0,03
NPK на 4,0 т/га зерна	0,71±0,06	0,20±0,01	0,90±0,02
NPK на 5,0 т/га зерна	1,06±0,10	0,20±0,01	1,10±0,02
NPK на 6,0 т/га зерна	1,15±0,05	0,22±0,01	1,07±0,01
НСР 05	0,05	0,02	0,06

Содержание азота в соломе на вариантах с внесением минеральных удобрений в дозе N40P10 и N80P50 кг д.в./га составило 0,89 ± 0,08 и 0,71 ± 0,06 %. Повышение уровня минерального питания, необходимого для получения 5,0 и 6,0 т/га зерна, привело к увеличению содержания азота в побочной продукции, достигнув 1,06 ± 0,10 и 1,15 ± 0,05 % соответственно, что в 1,5 раза больше контроля. Столь высокое содержание азота в растительных остатках обусловлено поглощением его в период всей вегетации яровой пшеницы [16]. На варианте с естественным агрофоном содержание калия в со- ломе составило 0,67±0,02 %, тогда как на удобренных вариантах данный показатель варьировал от 0,93±0,03 до 1,07±0,01 %.

После проведения уборочных мероприятий на поле остается солома в виде побочной продукции, которая в процессе роста и развития растения накапливала питательные вещества для формирования зерна. В результате запашки соломы яровой пшеницы, которая произрастала на естественном агрофоне, в почву возвращается азота – 17 кг/га; фосфора – 4; калия – 16 кг/га (табл. 3).

Таблица 3

Влияние минеральных удобрений на запасы NPK в соломе пшеницы (2013–2016 гг.), кг/га

Вариант	Азот	Фосфор	Калий	Доля возврата, %
				Азот	Фосфор
Без удобрений	17	4	16	–	–
NPK на 3,0 т/га зерна	41	9	43	102	87
NPK на 4,0 т/га зерна	39	11	50	49	22
NPK на 5,0 т/га зерна	68	13	70	45	14
NPK на 6,0 т/га зерна	74	14	68	41	10

Внесение минеральных туков на планируемую урожайность привело к увеличению запасов питательных веществ в нетоварной продукции. На вариантах со средним и повышенным агрофоном содержание азота составило 41 и 39 кг/га; фосфора – 9 и 11; калия – 43 и 50 кг/га соответственно. Учитывая внесение минеральных удобрений на планируемую урожайность 3 т/га зерна, доля возврата питательных веществ достигла: азота – 102 %, фосфора – 87 %. При этом на варианте с NPK на 4,0 т/га зерна данный показатель был ниже в 2 и 4 раза соответственно относительно среднего агрофона.

В соломе пшеницы на удобренных вариантах (NPK на 5,0 и 6,0 т/га зерна) запасы питательных веществ составили: азота – 68 и 74 кг/га, фосфора 13 и 14, калия 70 и 68 кг/га. При этом доля возврата питательных веществ в почву при запашке растительных остатков достигала по азоту 45 и 41 %, по фосфору 14 и 10 % соответственно.

Как показали наши исследования, выход соломы напрямую зависит от урожайности зерна. Внесение минеральных удобрений на планируемую урожайность до 6,0 т/га зерна яровой пшеницы увеличивает выход соломы и содержание питательных веществ (азот, фосфор, калий) в ней. Учитывая запасы питательных веществ в соломе, был проведен расчет общего экономического эффекта запашки растительных остатков, в результате их стоимость на контроле составила 1870 руб/га, из которых 58 % приходилось на калий (рис. 2).

□ Азот □ Фосфор □ Калий

Примечание: стоимость 1 кг д.в. азота - 65 руб;

Рис. 2. Экономический эффект запашки соломы яровой пшеницы, выращенной при различном уровне минерального питания, руб/га

Запашка соломы, выращенной на вариантах с NPK на 3,0 и 4,0 т/га зерна, увеличивает экономический эффект более чем в 2 раза относительно контроля – 4 519 и 4 815 руб/га соответственно. На вариантах с высоким агрофоном

(NPK 5,0 и 6,0 т/га) значительно повышается содержание питательных веществ в соломе, что положительно отражается на экономии в следующем году – 7 443 и 7 852 руб/га соответственно.

Заключение. В запахиваемой соломе яровой пшеницы, которую выращивали на естественном агрофоне, содержится: азота – 0,69 ± 0,05 %; фосфора – 0,18 ± 0,01 и калия – 0,67 ± 0,02 %. Внесение удобрений на планируемую урожайность 3,0 т/га зерна и более увеличивает содержание азота до 1,15 ± 0,05 и калия до 1,10 ± 0,02 %. Содержание фосфора при внесении возрастающих доз минеральных удобрений не изменяется и остается в диапазоне 0,18– 0,22 %. Экономический эффект от запашки соломы, выраженный в стоимостном эквиваленте элементов минерального питания, составляет при отсутствии удобрений 1 870 руб/га. При внесении удобрений на планируемую урожайность до 4,0 т/га зерна – 4 815 руб/га. На высоком агрофоне, где предусмотрено внесение удобрений на планируемые урожайности 5,0 и 6,0 т/га стоимость питательных веществ, заключенных в соломе, достигает 7 852 руб/га. Наибольший вклад в экономический эффект вносит калий, на долю которого приходится до 60 % от общей стоимости питательных веществ в соломе.

Рекомендуется на полях, где зерновые культуры выращивают при естественном агрофоне или вносят удобрения на планируемую урожайность до 4,0 т/га, солому использовать для нужд хозяйства. На полях, где получают урожаи яровой пшеницы свыше 4,0 т/га, солому рационально запахивать.