Оплата удобрений продуктивностью культур севооборота как показатель эффективности их применения

Однолетние травы и озимая рожь как звено полевого севооборота имеют разное значение в Вологодской области. Первая культура выступает как более значимая для улучшения кормовой базы региона, если включает бобовый компонент в своей смеси. Вторая культура имеет большое продовольственное значение. Площади под данными культурами значительно варьируют в последние годы, они занимают необоснованно незначительные площади с точки зрения организации научно обоснованного севооборота в сельскохозяйственных предприятиях Вологодской области. Так, однолетние травы высеваются примерно на 8,4 тыс. га (до 10 тыс. га). Озимая рожь возделывается примерно на 1,5 - 2,8 тыс. га. Конечно, для научно обоснованных севооборотов желательно площади под данными культурами увеличить на порядок.

Известно, что удобрения существенно повышают продуктивность культур и их качество, стрессоустойчивость. Особенно хорошо научно обоснованные дозы удобрений проявляют себя в севооборотах, где наблюдается их действие в первый год внесения под культуру, но и их последействия на последующих культурах. В данной работе ставилась задача – изучить влияние удобрений в звене полевого севооборота и представить их агрономическую эффективность в нескольких выражениях, а также изучить их действие при применении микробиологических препаратов [1, 4 – 10].

Методика исследований

Исследования проводили на опытном поле ФГБОУ ВО Вологодская ГМХА в 8-польном севообороте, развёрнутом в пространстве и во времени. В опыте изучались, в основном, районированные сорта однолетних трав и ржи. Все сорта прошли систему Госсортоиспытания и включены в Госреестр селекционных достижений.

Схема двухфакторного опыта (дозы – средние по звену севооборота):

Фактор А - различные системы удобрения

Без удобрений (контроль)

Р 40 К 52

^Р40^К52 + ^N102

P 32 K 44 +N 92 +40 т/га полуперепревшего навоза (2-3 годы последействия)

Р40К52 + N125

Фактор В - с обработкой микробиологическими удобрениями, без обработки.

Исследовали следующие микробиологические препараты АЗОТОВИТ. Действующее вещество — живые клетки и споры бактерий Azotobakter chroococcum, штамм В-9029.

Способствует переводу атмосферного азота в форму, пригодную для питания растительного организма, обеспечивая растения азотным питанием.

ФОСФАТОВИТ - действующее вещество — живые клетки и споры бактерий Bacillus mucilaginosus Bac 10, штамм В-8966. Улучшает фосфорное и калийное питание растений.

Штаммы бактерий получены не методом генетической инженерии, не опасны для здоровья человека, что подтверждено свидетельством ФГУП ГосНИИГенетика.

Дозы удобрений рассчитаны по плановым балансовым коэффициентам использования питательных (Кб) элементов из органических и минеральных удобрений и почвы по методике Жукова Ю.П. [3].

По всем расчётным вариантам запланирован нулевой баланс фосфору (Кб - 100 %) по калию - отрицательный (Кб - 200 %) (таблица 1).

Таблица 1 – Планируемые дозы удобрений, средние, кг д.в. /га и Кб, %

Элемент питания	Вариант 2*	Вариант 3 Дозы удобрений (Кб, %)	Вариант 4 Дозы удобрений (Кб, %) (органо -минеральная система)	Вариант 5 Дозы удобрений (Кб, %)
N	-	102 (100)	92+10 (100)	125 (80)
Р 2 О 5	40	40 (100)	32+8 (100)	40 (100)
К 2 О	52	52 (200)	44+8 (200)	52 (200)

*Примечание. 1 вариант – контроль, без удобрений.

Варианты различались дифференцированными дозами азотных удобрений. При расчете доз удобрений на плановый уровень урожайности использованы нормативы по выносу элементов питания единицей продукции по результатам предыдущих лет исследований. Технология внесения удобрений и ухода за посевами – общепринятая в Вологодской области.

Применяли метод сплошного учёта урожая изучаемых культур. Количественные признаки приведены к стандартной влажности.

Анализ образцов проведён общепринятыми методами. Математическая обработка данных - при помощи программного обеспечения Microsoft Excel и по Б.А. Доспехову (1985г.) [2].

Почва опытного участка дерново-подзолистая, легкосуглинистая. Обменная кислотность пахотного слоя почвы - слабокислая, содержание гумуса - 1,54%, подвижного фосфора – очень высокое, обменного калия – среднее.

Площадь опытной делянки составляет 11 м2 (5,5м х 2м), учетная площадь – не менее 10 м2 (на картофеле – 7,7 м2). Повторность опыта – четырехкратная. Поставленный опыт соответствовал методике экспериментальных исследований, принцип единственного различия соблюдался на всех этапах выполнения научно-исследовательской работы.

Расположение метеорологической станции в Вологде (Вологодская область, Россия): широта 59.32 долгота 39.93 высота над уровнем моря 130 м. Средние многолетние данный (смд) - период осреднения: 1991-2020 г.г. Т.к. озимая рожь для урожая 2021 года закладывалась осенью 2020 года, то приведены погодные данные и за 2020 год.

Вологодская область относится к регионам с достаточным и избыточным увлажнением. За весь период исследований количество выпавших осадков превышало среднемноголетние данные за год на 60 мм в 2022 году до 254 мм в 2020 году (таблица 2).

Таблица 2 – Месячные и годовые суммы выпавших осадков за вегетационные периоды 2020 – 2023 гг. и смд, мм

z	a ra co z 5	ra a co и e	a ra Z	<	ra Z	2 s	2 s	и <	и	О	о	га Е[	га га ц и
2020	54	51	43	38	137	61	142	71	56	52	42	36	784
2021	31	34	28	38	65	31	27	139	88	51	66	44	643
2022	34	32	13	32	65	61	81	27	75	72	51	50	590
2023	26	37	50	39	29	52	143	7	16	66	59	66	591
смд	36	29	27	29	48	63	74	71	55	54	46	38	530

Наиболее суровые условия по более низким температурам по сравнению со средними многолетними значениями сложились в 2020 году с января по февраль. В период весеннее-летней вегетации растений отмечено, что среднемесячные среднесуточные температуры воздуха были ниже смд только в 2023 году (таблица 3). В остальные исследуемые годы либо были близко этому критерию смд, либо выше их.

Таблица 3 – Средние месячные и годовые температуры воздуха за вегетационные периоды 2020 – 2023 г.г. и смд, ^оС

z	a ra co z 5	ra co e	a ra Z	<	ra Z	2 s	2 s		и	О	о	га Е[	К К Ct Z о Ч ь-2 ге и
2020	-2.7	-2.5	0.3	1.6	9.4	16.0	17.4	14.8	11.6	6.3	0.3	-7.7	5.4
2021	-10.2	-16.8	-5.0	5.4	12.5	19.9	19.8	16.3	7.7	5.1	0.3	-12.4	3.6
2022	-9.5	-3.6	-5.0	2.6	8.0	16.0	19.2	19.3	8.6	5.5	-4.3	-8.1	4.1
2023	7.9	-7.0	-1.4	5.6	12.0	13.7	16.7	17.3	12.9	3.0	-2.6	-8.4	4.5
смд	-9.9	-9.2	-4	3.6	10.9	15.2	17.7	15.1	9.8	3.5	-3	-7.2	2.7

Результаты исследований

Необходимо отметить, что в целом вегетационные периоды за период проведения исследований были благоприятны для возделывания исследуемых культур.

Урожайность в исследуемый период зависела от погодных, почвенных, сортовых и других факторов. Важным фактором, обусловившим прибавку урожая, явились удобрения.

Наибольшую урожайность зеленой массы вико-овсяно-горчичная смесь дает при уборке в фазу начала образования бобов у вики, совпадающей с фазой выметывания у овса.

На 3 – 5 вариантах получена и превышена планируемая урожайность однолетних трав (таблица 4).

Таблица 4 – Урожайность зеленой массы вико-овсяно-горчичной смеси в среднем за годы исследований, т/га

2021        2022       2023

№	По фактору А (удобрения)	(**с обработкой микробиологическими удобрениями, * без обработки) По фактору В 1*    2**   1*   2**   1*   2**						Среднее по фактору В 1*   2**
1	Без удобрений (контроль)	17,6	18,2	18,5	19,6	18,6	19,4	18,2	19,1
2	Р35К55	20,0	21,1	21,6	23,4	22,1	23,7	21,2	22,7
3	Р35К55 + N95	22,6	24,6	25,4	26,4	26,3	27,2	24,8	26,1
4	P 25 K 45 +N 85 +40 т/га полуперепр. навоза (2 год последействие)	24,6	25,7	27,9	28,4	28,4	28,9	27,0	27,7
5	Р35К55 + N115	25,2	26,7	28,8	30,1	29,1	30,4	27,7	29,1
Среднее по ф. А		22,0	23,3	24,4	25,6	24,9	25,9	23,8	24,9
НСР 05 =1,01 НСРВ=0,46 НСР а =0,69 НСР ав -

Наибольшая урожайность зелёной массы однолетних трав наблюдалась в 2023 году. Применение расчётных систем удобрений (3-5 вар.) в среднем за 2021 – 2023 годы повышало урожайность зелёной массы на 6 т/га и 6,3 т/га в среднем по опыту соответственно без применения микробиологических препаратов и с их применением.

Урожайность культуры на вариантах 4-6 существенно не различалась, а 2 вар. существенно уступил другим расчётным по урожайности в 2 года из 3-х исследуемых лет.

Урожайность зерна озимой ржи в среднем за годы исследований превысила плановый уровень на 3 – 31% (таблица 5).

Таблица 5 – Урожайность зерна озимой ржи (сорт Волхова)

	№	По фактору А (удобрения)	2021      2022       2023 По фактору В (обработка микробиологическими удобрениями) 12121 2						Среднее по фактору В 12
	1	Без удобрений (контроль)	2,4	2,7	2,5	2,7	2,7	2,8	2,5	2,7
	2	Р45К50	2,9	3,3	3,0	3,4	2,9	3,6	2,9	3,4
	3	Р45К5 П + N11n	3,6	3,8	3,6	4,0	3,6	4,3	3,6	4,0
	4	P 4 0K 4 5+n100+40 т/га переп. навоза (3 год последействие)	4,0	4,4	4,2	4,6	4,3	4,8	4,2	4,6
	5	Р 45 К 50 + N135	3,9	4,1	3,8	4,5	3,9	4,8	3,9	4,5
	Среднее по ф. А		3,4	3,7	3,4	3,8	3,5	4,1	3,4	3,8
НСР 05 =0,21 НСРВ=0,09 НСР а =0,15 НСР ав -

В исследуемый период урожайность зерна озимой ржи в опыте составила 2,7 - 4,0 т/га без применения микробиологических удобрений и 2,8 - 4,9 т/га при их применении.

Сбор побочной продукции определяют из соотношения основной и побочной продукции для культуры, которое находят по пробному снопу, оно соответствовало справочному значению.

Для расчёта урожайности побочной продукции соломы озимой ржи использовали коэффициент 1,5.

Урожайность соломы менялась по годам исследований, в зависимости от применяемых доз и систем удобрений и от препарата (рисунок 1). Урожайность соломы возрастала с применением возрастающих доз минеральных удобрений. Применение органо-минеральной системы удобрения культуры обеспечило наибольшую прибавку урожайности соломы по отношению к абсолютному контролю. Расчётные системы удобрения повышали урожайность соломы и обеспечили и превысили её плановый уровень на 3 – 31%.

Варианты

Рисунок 1 – Урожайность соломы озимой ржи, т/га

Содержание сырого протеина определяется рядом факторов, в том числе фазой роста, внесение азотных удобрений оказывает заметное влияние на увеличение его содержания в растениеводческой продукции.

При этом растения семейства Бобовые являются важной группой культур, выращиваемых для кормления различных сельскохозяйственных животных, с относительно (злаковых культур) высоким содержанием белка.

В среднем за 2021 – 2023 годы исследований удобрения повышали содержание «сырого» протеина в зелёной массе однолетних трав на 0,38-1,91%, на озимой ржи - на 1,36% в абсолютном выражении. Содержание «сырого» протеина при применении микробиологических препаратов увеличивалось от 5 до 7%.

Сбор «сырого» протеина с урожаем при применении удобрений возрастал с 0,5 (контроль) до 0,9 т/га (расчётные системы удобрения) на вико-овсяно-горчичной смеси и в два раза - на озимой ржи (рисунок 2).

Микробиологические препараты увеличивали протеиновую продуктивность до 8%.

Изучаемые дозы удобрений в среднем за 2021-2023 годы исследований обеспечили высокую агрономическую эффективность, выраженную прибавкой урожайности и оплатой удобрений и исследуемых препаратов.

Прибавка урожая вико-овсяно-горчичной смеси от них колебалась от 3000 до 11300 кг/га, озимой ржи – 430 до 2100 кг/га.

Рисунок 2 – Сбор «сырого» протеина с урожаем культур звена полевого севооборота, т/га

Оплата удобрений напрямую зависит от величины прибавки урожая, что подтверждает на этих культурах повышение агрономической эффективности удобрений действием и последействием внесенного по-луперепревшего навоза на фоне минеральных удобрений (рисунок 3).

Рисунок 3 – Оплата 1 кг д.в. удобрений прибавкой урожайности культур в среднем за годы исследований, кг/кг д.в.

В опыте получена высокая оплата удобрений, которая составила 33,3-47,6 кг зеленой массы вико-овсяно-горчичной смеси без обработки препаратом и 42,7 – 51,4 кг/1 кг д.в. – при обработке препаратом. Оплата 1 кг действующего вещества удобрений в 4,53 - 8,15 кг зерна (превысив нормативную в 1,3 - 2,4 раза) отмечена на озимой ржи без применения препарата и в 7,46 – 10,24 кг на 1 кг д.в. – при применении препарата. Возрастающие дозы азотных удобрений обеспечили высокую оплату урожаем викоовсяной смеси, озимой ржи.

Применение микробиологических препаратов увеличило оплату удобрений на 8-28% на однолетних травах и на 26-65% - на озимой ржи. Причем, на 4 варианте, при применении полной расчётной органоминеральной системы, у озимой ржи и вико-овсяно-горчичной смеси наблюдается увеличение оплаты удобрений по сравнению с эквивалентной минеральной системой удобрения культур. А от биопрепаратов наибольший эффект наблюдается при внесении Р40К52 (2 вариант).

Таким образом, в условиях Вологодской области на дерново-подзолистой легкосуглинистой почве расчетные системы удобрений в среднем за годы исследований обеспечили получение урожайности зелёной массы вико-овсяно-горчичной смеси на уровне от 18,2 до 27,7 т/ га без применения микробиологических удобрений и от 19,1 до 29,1 т/ га при их применении; зерна озимой ржи на уровне от 2,5 до 3,9 т/га без применения микробиологических удобрений и от 2,7 до 4,5 т/га при их применении. В опыте без обработки препаратом оплата удобрений составила 33,3-47,6 кг зеленой массы вико-овсяно-горчичной смеси и 4,53 - 8,15 кг зерна ржи. Она превысила нормативную в 1,3 - 2,4 раза. Применение микробиологических препаратов увеличило оплату удобрений на 8-28% на однолетних травах и на 26-65% - на озимой ржи.