Расчет доз удобрений под клеверо-тимофеечную смесь

Особое место в составе агропромышленного комплекса Вологодской области отводится молочному скотоводству. Так по продуктивности коров в сельхозорганизациях области достигнут абсолютный исторический рекорд: 8843 кг плюс 5,7% к 2022 году, что выше среднего по России на 11,1%. В структуре сельскохозяйственного производства региона преобладает продукция животноводства – 71,2% общего объема, растениеводство обеспечивает животноводство кормами и в значительной мере зависит от природно-климатических условий. Основными направлениями повышения продуктивности отрасли кормопроизводства в области являются увеличение объемов производства кормов, улучшение их качества и энергонасыщенности [1].

В Вологодской области под кормовые культуры отведено около 70% посевной площади. Так, в 2023 году кормовые культуры занимали 228,5 тыс. га (или 68,5%) посевной площади [1, 2]. Из многолетних трав в хозяйствах региона преимущественно выращивают смесь клевера и тимофеевки. В ряде агропредприятий в травосмесях используют и другие многолетние бобовые и многолетние злаковые травы. Среди них особый интерес вызывают люцерна, лядвенец, из злаковых – овсяница, райграс, фестулолиум (результат скрещивания райграса и овсяницы).

Из-за способности произрастать на различных почвах клевер луговой – это основная бобовая культура полевого травосеяния Вологодской области.

Клевер луговой способен адаптироваться к разнообразным климатическим условиям, благодаря своей устойчивости к низким температурам. Даже при минимальных температурах в 2-3°C, семена начинают прорастать. При этом оптимальная температура для получения дружных всходов семян варьируется в пределах 10– 15°C. Нетребовательность к тепловым условиям клевера лугового позволяет успешно возделывать культуру в условиях северо-запада Российской Федерации . В Вологодской области известны ряд местных сортов культуры, включенных в Госреестр селекционных достижений Российской Федерации (Пришекснинский местный, Вожегодский местный и др.).

Клевер малотребователен к плодородию почв и хорошо растет на различных по гранулометрическому составу дерново-подзолистых. Неустойчивые посевы клевера лугового наблюдаются на супесчаных почвах, сформированных на легких почвообразующих породах. На слабогумусированных почвах клевер растет плохо, а на сильнокислых значительно выпадает в первый год жизни. Одна из причин плохого развития клевера на почвах с кислой реакцией среды – повышенное содержание в ней подвижного марганца и алюминия.

При кислой реакции среды снижается зимостойкость клевера, на сильнокислых почвах подавляется развитие клубеньковых бактерий и нарушается нормальное азотное питание растений. Эта культура не переносит сильнокислых и засоленных почв. При реакции почвенного раствора ниже 4,5 клевер, как правило, выпадает. Лучшими для возделывания клевера лугового являются слабокислые или близкие к нейтральной реакции почвы (рНKCl = 5,5–6,5). Известкование кислых почв в севооборотах при выращивании клевера проводится под предшествующую культуру. Оптимальная глубина залегания грунтовых вод 1,0-1,5 м. При более низком уровне залегания грунтовых вод наблюдается вымокание растений.

Клевер 1-го года пользования отрастает несколько раньше, чем 2-го. Период от весеннего отрастания до первого укоса на сено для клевера позднеспелых сортов составляет 65–85 дней, сумма активных температур от 850 до 1050о, раннеспелых - 55-65 дней, сумма активных температур 650–850о.

Одним из значительных преимуществ клевера лугового является его морозоустойчивость. Зимой клевер может выдерживать довольно низкие температуры: он погибает только в случае, если температура в зоне корневой шейки опустится до -15°C. В весенний период клевер также демонстрирует стойкость, погибая лишь при температурных колебаниях от -6 до -10°C.

Клевер луговой относится к влаголюбивым растениям, требующим особого внимания к условиям влажности почвы. Оптимальные показатели для его роста составляют 70-80% от полной полевой вла-гоемкости, что делает его достаточно чувствительным к избытку влаги [3]. Не переносит застоя воды и может выдерживать затопление лишь в течение 15 дней, что говорит о его ограниченной устойчивости в условиях длительного переувлажнения [3, 4, 5].

При возделывании культуры важно обращать внимание на выбор сорта, так как от этого во многом зависит не только урожайность, но и качество конечного продукта. Сорта могут отличаться устойчивостью к болезням, сроками созревания и внешними характеристиками. Правильный выбор сорта позволяет оптимально использовать природные условия региона, обеспечивая максимальную реализацию потенциала растений.

В Вологодской области наиболее популярен двуукосный скороспелый сорт Дымковский. Период от весеннего отрастания до цветения у него составляет от 62 до 74 суток. Обладает высокой зимостойкостью.

По данным государственного реестра селекционных достижений, в Вологодской области возможно возделывание сорта Агат, выведенного в 2023 году. Вегетационный период его составляет 66 дней.

Также можно рассмотреть сорт Леммон, включенный в Госреестр по Северо-Западному региону, - двуукосный сорт с ранним - средним временем цветения.

Наряду с клевером луговым основной культурой полевых севооборотов с двух- и трехлетним периодом пользования в Нечерноземной зоне России является тимофеевка луговая, высеваемая в смеси с предыдущим.

Корневаясистематимофеевкиявляетсямочковатойи располагается в основном в верхнем пахотном слое почвы. Такое распределение корней особенно важно, так как эта культура требует стабильной влажности корнеобитаемого слоя.

Тимофеевка хорошо переносит глубокий снежный покров и ранние заморозки, что обеспечивает ее выживаемость и продолжительность жизненного цикла без значительных потерь [4]. Ее ценность объясняется меньшей требовательностью к почвам и климатическим условиям.

Самым популярным сортом тимофеевки луговой в большинстве предприятий Вологодской области является Ленинградская 204. Сорт отличается зимостойкостью и устойчивостью к полеганию.

Хорошей зимостойкостью и устойчивостью к полеганию обладает сорт Мерлин, включенный в Госреестр по Северо-Западному региону. Период от весеннего отрастания до хозяйственной годности составляет 45 дней [5].

Такими же полезными характеристиками отличаются сорта Гипаст, Магулена и Федоро.

Для получения высокого урожая зеленой массы необходимо использование удобрений, которые дают эффект при определенной системе их применения, в которой один из самых сложных вопросов – установление доз удобрений [1].

С развитием ресурсосберегающих технологий наблюдается активизация внедрения точного земледелия. Автоматизированные системы контроля за состоянием почвы и растений позволяют существенно повысить эффективность использования удобрений. Эти технологии обеспечивают возможность мониторинга в реальном времени и способствуют корректировке дозы удобрений в зависимости от фактических условий на поле [6, 7, 8].

Цель исследования

Дальнейшее повышение эффективности и конкурентоспособности традиционного для Вологодской области молочного скотоводства во многом определяется интенсификацией и стабилизацией производства всех видов кормов с учетом экологической безопасности и ресурсосбережения.

Методика и методы исследования

Дозы удобрений в свою очередь определяются следующими методами.

Определение возможно на основе прямого использования результатов полевых опытов с учетом плодородия почв. Дозы удобрений под различные культуры корректируют в зависимости от агрохимической характеристики почв и уровня агротехники.

Северо-Западным научно-исследовательским институтом разработаны дозы минеральных и органических удобрений в зависимости от содержания питательных веществ в почве и величины планируемой урожайности (рекомендуемые) [7, 8].

Существуют методы расчета доз удобрений на прибавку урожайности культур, метод на планируемый уровень урожайности культур с использованием балансовых коэффициентов использования удобрений и почвы (по Ю.П. Жукову), расчетные методы разные. Рассмотримвариантрасчетадозудобрений напланируемуюурожайность (метод элементарного баланса), который определяется с учетом выноса питательных веществ одной тонной урожая и содержанием элементов питания в пахотном слое почвы. Предшественник – ячмень, под который вносится полуперепревший навоз в дозе 40 т/га. Почва – дерновоподзолистая среднесуглинистая, слабокислая (рНKCl равен 5,4).

Для достижения оптимальной урожайности клеверо-тимофеечной смесинапределахВологодскойобластиважноучитыватьагрохимические свойства почв, климатические условия и своевременно внедрять агротехнические мероприятия [10, 11, 12]. Климат Вологодской области – умеренно-континентальный, с жарким и теплым летом и суровой зимой. Среднесуточная температура воздуха за год составляет 2,9 °С. Среднеокультуренные почвы, где планируется высевать травосмесь, с содержанием легкогидролизуемого азота (N), подвижного фосфора (Р2О5) и подвижного калия (K2O) на уровнях 75 мг/кг, 145 мг/кг и 153 мг/кг соответственно хорошо подходят для выращивания данной культуры.

Учитывая, что одной тонной зеленой массы клеверо-тимофеечной смеси выносится 3,8 кг азота (без азотфиксации), 1,2 кг Р2О5 и 4,5 кг К2О, необходимо планировать внесение удобрений таким образом, чтобы компенсировать вынос и поддерживать плодородие почв. Урожайность зеленой массы многолетних трав в условиях Вологодской области может достигать 37 тонн с гектара, что создает значительный спрос на питательные элементы. Следовательно, для формирования урожайности в 37 т/га травосмеси необходимо 140,6 кг/га азота (37 т/ га × 3,8 кг/т), 44,4 кг/га фосфора (37 × 1,2) и 166,5 кг/га калия (37 × 4,5), что внесено с первую строку таблицы 1.

Таблица 1 – Вынос основных питательных веществ урожаем из почвы

№ п/п           Показатель             N     Р2О5    К2О

1	Общий вынос с урожаем, кг/га	140,6	44,4	166,5
2	Содержание в почве, мг/кг	75	145	153
3	Содержание в почве, кг/га	225	435	459
4	Коэффициент использования из почвы, %	20	5	10
5	Возможный вынос из почвы, кг/га	45	21,75	45,9

С помощью этих данных можно провести расчет выноса из почвы N, Р 2 О 5 , К₂О.

В строку 2 таблицы 1 вносится содержание элементов питания в пахотном слое почвы в мг/кг. В строке 3 таблицы 1 проведен расчет содержания элементов питания (N, Р₂О 5 , К₂О) в почве в кг/га, учитывая, что в среднем пахотный слой дерново-подзолистой почвы (20–21 см) 1-го га весит 3 млн кг. Тогда содержание азота составит: 75 мг/кг умножаем на 3 000 000 кг/га, получаем 225 000 000 мг/га, или 225 кг/ га. А Р₂О₅ и К₂О соответственно – 435 кг/га (145 × 3) и 459 кг/га (153 х 3). Учитывая коэффициенты использования элементов питания почвы (строка 4 таблицы 1), определим, что возможный вынос из почвы азота, Р₂О₅ и К₂Осоответствует 45 кг/га, 21,75 и 45,9 кг/га.

На формирование урожая из почвы будет использовано 45 кг/га азота, 21,75 кг/га фосфора, и 45,9 кг/га калия при потребности клеверо- тимофеечной смеси в питательных веществах в количестве 140,6 кг/ га, 44,4 кг/га и 166,5 кг/га соответственно. Для устранения дефицита макроэлементов необходимо вносить удобрения. С удобрениями необходимо внести 95,3 кг/га азота, 22,65 фосфора и 120,6 кг/га калия в действующем веществе.

Часть элементов питания поступит в растения клеверотимофеечной смеси с последействием органических удобрений в дозе 40 т/га полуперепревшего навоза. В одной тонне органического вещества содержится 4,5 кг азота, 2,2 кг фосфора и 6 кг калия. При последействии органических удобрений у всех трех элементов коэффициент использования растениями составляет 15%. Тогда из органических удобрений будет использоваться 27 кг/га азота, 13,2 кг/га фосфора и 36 кг/га калия (рисунок 1).

Рисунок 1 – Внесение основных питательных веществ с органическими удобрениями, кг д.в. /га

Результаты исследований

Таким образом, учитывая что, с органическим веществом во 2-й год действия (или в 1-й год последействия) будет внесено 27 кг/га N, 13,2 кг/га Р2О5, 36 кг/га К2О, общий объем необходимых элементов для достижения полноценного урожая необходимо довнести с минеральными удобрениями . Потребление азота, фосфора и калия должно быть оптимально сбалансировано .

Для достижения поставленных целей по урожайности, необходимо внести азота 68,6 кг д.в./га (95,3 кг/га минус 27 кг/га в д.в.) с минеральными удобрениями, что обеспечит полный и сбалансированный подход к питанию культуры. Фосфора потребуется еще 9,5 кг/га (22,65 минус 13,2), что в совокупности с 13,2 кг/га будет способствовать полноценному развитию растений. В отношении калия необходимо довнести 84,6 кг/га (120,6 минус 36 кг/га) для того, чтобы удовлетворить потребности растений в этот важном макроэлементе для лучшего роста и развития, устойчивости растений к стрессовым факторам. Данные заносятся в таблицу 2, первая строчка. В таблице 2 приведен расчет доз внесения минеральных удобрений. Учитывая коэффициент использования элементов питания из минеральных удобрений (строка 2 таблицы 2), потребуется внести с минеральными удобрениями в действующем веществе азота, фосфора и калия, соответственно. 124,7 кг/га, 47,3 и 188 кг/га (строка 3 таблицы 2).

Таблица 2 – Дозы внесения минеральных удобрений

№ п/п            Показатель             N      Р2О5    К2О

1	Требуется внести с минеральными удобрениями, кг/га	68,6	9,5	84,6
2	Коэффициент использования из удобрений, %	55	20	45
3	Доза    внесения действующего вещества удобрений, кг/га	124,7	47,3	188
4	Содержание действующего вещества, %	15	15	15
5	Доза    внесения    комплексного удобрения, ц/га	3,15
6	Доза внесения азотного удобрения (Naa), ц/га	2,28	-	-
7	Доза внесения калийного удобрения (KСl), ц/га	-	-	2,34

Комплексный подход к внесению удобрений позволит создать оптимальные условия для формирования высококачественного урожая. Сельскохозяйственные предприятия чаще всего приобретают комплексные (или сложные) минеральные удобрения, что вполне объяснимо их ценово-ресурсными возможностями. Например, комплексное современное удобрение нитроаммофоска NPK(S) в своем составе содержит не только три важнейших макроэлемента в соотношении 15:15:15 (строка 4 таблица 2), но и серу. Сера как элемент обеспечивает высокое качество продукции, например, повышает содержание незаменимых аминокислот в корме и т.д., улучшает усвоение растениями азота, фосфора и калия.

Применять комплексное удобрение целесообразно по элементу, внесение которого требуется в наименьшем количестве. Поэтому необходимо 47,3 кг/га поделить на 15 и умножить на 100, тогда получим

3,15 ц/га – дозу комплексного вносимого удобрения в физическом весе. Так, доза NPK(S) составит 3,15 ц/га (строка 5 таблица 2), что закроет потребность в фосфорных удобрениях. С внесением Р 2 О 5 в количестве 47,3 кг/га в виде сложного удобрения в том же объеме будет внесено N и К 2 О .

Недостаток азота и калия можно восполнить внесением калия хлористого (KСl) и аммиачной селитры (Naa).

Содержание действующего вещества в аммиачной селитре составляет 34%, в калии хлористом – 60%. При недостатке N в количестве 77,4 кг/га (124,7 минус 47,3) и К 2 О – в 140,7 кг/га (188 минус 47,3), необходимо внести 2,28 ц/га аммиачной селитры (строка 6 таблицы 2) и 2,34 ц/га калия хлористого (строка 7 таблицы 2).

Неодинаковая степень подвижности элементов питания в почве и потребность в них растений влияет на сроки внесения удобрений. Целесообразно внесение следующим образом:

• 1.    под предшественник – 40 т/га органического удобрения в виде полуперепревшего навоза;

• 2.    под основную обработку почвы вносится весь калий хлористый из расчета 2,34 ц/га, так как калий является менее подвижным элементом, чем азот;

• 3.    перед культивацией вносится комплексное удобрение в дозе 2,15 ц/га и аммиачная селитра 0,76 ц/га;

• 4.    при посеве многолетних трав вносится 1 ц/га комплексного удобрения для лучшей доступности Р 2 О 5 для растений на начальных этапах их роста и развития;

• 5.    весной после схода снега во второй год жизни проводится подкормка аммиачной селитрой из расчета 0,76 ц/га, после первого укоса – вторая из расчета также 0,76 ц/га.

Заключение

Научно-обоснованная система удобрений, адаптированная к конкретным условиям региона, позволяет получать стабильные, программируемые урожаи в соответствии с его природно-климатическим потенциалом.

В условиях Вологодской области на дерново-подзолистой средне-окультуренной почве для получения урожайности зеленой массы смеси клевера с тимофеевкой в 37 т/га необходимо внести 2,28 ц/га аммиачной селитры, 2,34 ц/га калия хлористого и 3,15 ц/га нитроаммофоски NPK(S) с последействием 40 т/га полуперепревшего навоза. Комбинированное применение таких удобрений обеспечивает не только максимальную отдачу от посевов в продуктивности, но и сохранение (и или улучшение) уровня почвенного плодородия.