Урожайность зерна озимой ржи, вынос культурой элементов питания при применении удобрений в Вологодской области

Озимая рожь – зерновая культура, которая популярна и имеет большое значение, особенно в районах, где ограничено возделывание озимой пшеницы из-за почвенно-климатических условий, что позволяет отнести эту сельскохозяйственную культуру к группе культур наименьшего экономического риска при её возделывании.

Рожь ‒ традиционная для русского человека культура, используется широко: для разнообразных пищевых, кормовых и технических целей. И все-таки рожь больше всего ценится как доступный источник полезных веществ, почти не встречающихся, благодаря их глубокой переработке, в других продуктах питания. Проблемы производства и использования зерна ржи в последнее время очень актуальны [1].

Известно, что применение удобрений обеспечивает до 60% прибавки урожая сельскохозяйственных культур и, соответственно, без их использования невозможно обеспечение роста продуктивности сельскохозяйственных культур [8, 9, 10, 11] .

Поэтому целью данной работы является изучение урожайности и выноса элементов питания озимой рожью при применении расчётных и минимальной доз удобрений.

Методика исследований. Исследования проводились в 2015–2017 гг. в полевом стационарном опыте. Согласно аттестату длительного опыта №164, опыт включён в реестр Государственной сети опытов с удобрениями и другими агрохимическими средствами. Пахотный слой почвы перед закладкой опыта (1990 г.) характеризовался слабокислой реакцией среды, очень высоким содержанием подвижного фосфора и средним ‒ обменного калия, содержанием гумуса ‒ 3,28%, легкогидролизуемого азота ‒ 86 мг/кг почвы. Пахотный слой почвы перед 6-й ротацией севооборота (через 20 лет исследований) характеризовался на контроле среднекислой реакцией среды (рНKCl 4,9), содержанием подвижного фосфора и обменного калия соответственно 132 и 55 мг/кг почвы, содержанием гумуса – 2,56%. Опыт ведется в 4-польном севообороте (однолетние кормовые культуры, озимая рожь сорт Волхова, картофель, ячмень), развёрнутом в пространстве и во времени.

Схема опыта в годы исследований представляла собой вариант без удобрений – контроль (1), вариант с применением удобрений при посеве (2), два варианта исследуемых минеральных систем удобрения, различающихся Кб использования калия (3, 4) и вариант органо-минеральной системы (5), эквивалентный по элементам 3 варианту (табл. 1). Дозы удобрений в вариантах 3‒5 рассчитаны по плановым балансовым коэффициентам использования питательных (Кб) элементов из органических и минеральных удобрений [3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10]. Системы удобрения рассчитаны для получения 3,5 т/га озимой ржи. По 3‒5 вариантам опыта запланирован отрицательный баланс по азоту (Кб ‒ 120 %) и нулевой баланс по фосфору (Кб ‒ 100 %). По калию в 3 и 5 вариантах запланирован нулевой баланс (Кб – 100%), а в 4 варианте ‒ положительный баланс (Кб – 80%). При расчете доз удобрений использованы нормативы по выносу элементов питания 1т основной продукцией с учетом побочной по результатам предыдущих лет исследований. Фосфорно-калийные в виде двойного суперфосфата и калийной соли и 40 т/га органических удобрений вносили под зяблевую вспашку, причем органику вносили под картофель.

Азотные удобрения, в основном в виде аммиачной селитры, вносили под предпосевную культивацию. На делянках с озимой рожью под предпосевную культи- вацию вносили 1/3 годовой дозы азота, остальные 2/3 дозы азота ‒ в подкормку (дважды ‒ в фазу кущения и колошения на 3-5 вариантах). При посеве вносили под озимую рожь сложное азотно-фосфорно-калийное удобрение (2 вар.). Технология возделывания культур в опыте была общепринятой для Северо-Западной зоны. Повторность опыта ‒ четырехкратная. Расположение делянок – усложнённое систематическое. Площадь опытной делянки 140м2, учетной - не менее 24м2. Учет урожайности всех культур осуществлялся сплошным методом. Соотношение между товарной и нетоварной частями урожая устанавливали по пробным снопам. Урожаи приведены к стандартной влажности: зерно ‒ 14%, солома ‒ 16%. При анализах товарной и нетоварной частей урожаев после мокрого озоления по К. Гинзбург определяли: азот по Кьельдалю, фосфор - на фотоколориметре, калий - на пламенном фотометре [12]. Математическая обработка материалов исследований проведена методом однофакторного дисперсионного анализа при помощи ЭВМ и по Б.А. Доспехову (1985 г.) [2].

Результаты исследований. Продуктивность озимой ржи во многом зависит от состояния посевов осенью и их перезимовки, которые в значительной мере обусловлены обеспеченностью почвы элементами питания и погодными условиями.

В целом в 2015–2017 гг. исследований сложились благоприятные погодные условия для роста и развития растений озимой ржи. В 2015 г., несмотря на сухую и жаркую погоду в июле – августе, рожь обеспечила высокую урожайность зерна. Расчётные дозы удобрений (3–5 вар.) превысили плановый уровень урожайности зерна озимой ржи на 18–30%.

В 2015-2016 гг. исследований, т.е. в 2 года из 3 лет исследований, и в среднем за 3 года применение минимальной дозы удобрения существенно повышало урожайность зерна озимой ржи (табл. 1, рис. 1) .

Таблица 1. Урожайность озимой ржи при расчетных дозах удобрений, т/га

№ п/п	Вариант	Зерно озимой ржи
		2015	2016	2017	Среднее
1	Без удобрений	3,13	2,60	2,44	2,72
2	N12P16K16	3,86	3,15	2,87	3,29
3	N90P40K100	4,75	3,98	3,68	4,14
4	N90P40K120	5,30	4,32	4,03	4,55
5	N90P3s K 85 +40 т /га орг. уд.	4,84	4,20	3,74	4,26
HCP 05		0,68	0,66	0,50

Рисунок 1. Урожайность озимой ржи при применении удобрений в годы исследований, т/га

Существенную прибавку урожайности зерна в годы исследований по сравнению с контролем и дозой N 12 P 16 K 16 обеспечили расчетные системы удобрений (3-5 вар.). В годы исследований органо-минеральная система по сравнению с эквивалентной минеральной системой удобрений не различались по урожайности зерна. Повышение дозы калийных удобрений со 100 до 120 кг д.в./га не обеспечило существенной прибавки зерна в годы исследований. Минеральная система с максимальной дозой калийных удобрений (N_9OP₄ o K₁₂ o ) по урожайности не различалась от органо-минеральной системы (N₉₀P₃₅K₈₅+40т/га органических удобрений).

Удобрения значительно повышали урожайность соломы озимой ржи во все годы исследований и в среднем за три года (рис. 2).

соломе озимой ржи в среднем за 2015-2017гг.

Рисунок 2. Влияние удобрений на урожайность соломы и соотношение зерна к соломе озимой ржи в годы исследований

Расчётные системы удобрений повышали урожайность соломы в 1,5–1,6 раза по сравнению с контролем. Соотношение урожайности зерна к соломе менялось в зависимости от разной насыщенности удобрениями слабо и варьировало от 1:1,3 до 1:1,4.

Таким образом, на дерново-подзолистой среднесуглинистой почве Вологодской области расчетные системы удобрений в среднем за 3 года исследований существенно повысили урожайность озимой ржи сорта Волхова: зерна ‒ на 52–67%, соломы – на 50–59%.

В среднем за 2015–2017 гг. наибольший вынос элементов питания наблюдался при применении максимальной дозы калия (N90P40K120 (4 вар.)) (табл. 2) .

Вынос фосфора и калия единицей продукции при применении расчётных доз удобрений был ниже плановых значений. По азоту и калию повышался соответственно на 5-6 кг и 3-7 кг при применении расчётных доз удобрений. При применении изучавшихся расчётных систем удобрений затраты азота повысились на 4-5 кг, фосфора - не изменялись, калия повысились до 4 кг по сравнению с применением дозы удобрений только при посеве N 12 P 16 K 16 .

Таблица 2. Вынос элементов питания 1 т зерна при соответствующем количестве соломы при применении различных доз удобрений в среднем за 2015‒2017гг., кг

Вариант	Азот	Фосфор	Калий
Плановые затраты	30	12	28
Контроль (без удобрений)	25	11	18
Припосевное удобрение (N 12 P 16 K 16 )	26	11	21
Минеральная система удобрений(N90P40К100)	30	11	22
Минеральная система удобрений (N 90 P 40 K 120 )	31	11	25
Органо-минеральная система (Ы90Р35К85+4год действия 40т/га п. навоза)	31	11	21

Балансовый коэффициент – один из показателей эффективности применения удобрений.

В среднем за годы исследований фактические Кб использования азота отличались от плановых на 18‒37%. Значительно превысили плановые при применении органоминеральной системы удобрения (табл. 3, рис. 3) .

Таблица 3. Фактические балансовые коэффициенты использования элементов питания удобрений и почвы, %

№	Вариант	Плановые			Фактические
		N	P 2 O 5	K 2 O	N	P 2 O 5	K 2 O
3	N90P40K100	120	100	100	138	114	91
4	N90P40K120	120	100	80	157	125	95
5	N 90 P 35 K 85 +40 т/ га п.н.	120	100	100	147	117	89

Фактические Кб использования фосфора и калия были выше планового значения соответственно на 14‒25% . Кб калия при планировании нулевого баланса были ниже планового значения на 9–11%, а при планировании положительного баланса были выше планового ‒ на 15%.

Можно предположить, что при получении урожая элементы питания, особенно калия, использовались не только из удобрений, но и из почвы.

Оплата (окупаемость) удобрений прибавкой урожая показывает эффективность применения удобрений с точки зрения агрономии.

При применении доз вносимых удобрений в среднем за годы исследований оплата удобрений прибавкой урожая снижалась (табл. 4) .

Плановый Кб N

Плановый Кб P2O5

Плановый Кб K2O

Фактический Кб N

Фактический Кб P2O5

Фактический Кб K2O

Рисунок 3. Фактические балансовые коэффициенты использования элементов питания удобрений и почвы в сравнении с плановыми

Таблица 4. Окупаемость удобрений прибавкой урожайности зерна озимой ржи, кг/кг д.в.

№	Вариант	Доза удобрений, кг д.в./ га	Урожайность зерна, т/га	Прибавка урожайности, кг/га	Оплата удобрений, кг/ кг д.в.
1	Контроль	-	2,72	-	-
2	N12P1 6K!6	44	3,29	570	12,95
3	N90P40K100	230	4,14	1420	6,17
4	N 90 P 40K!20	250	4,55	1830	7,32
5	N 90 P 35 K 85 +40 т/ га п. н.	230	4,26	1540	6,70

Самая высокая оплата удобрений получена при внесении 40 кг д.в./га. С повышением доз удобрений до 230‒250 кг д.в./га оплата снижалась почти в 2 раза, составила 6,17‒7,32 кг/кг д.в.

Выводы:

• 1.    На дерново-подзолистой среднесуглинистой почве Вологодской области расчетные системы удобрений в среднем за 3 года исследований существенно повысили урожайность озимой ржи сорта Волхова: зерна ‒ на 52–67%, соломы – на 50–59%. Существенную прибавку урожайности зерна по сравнению с контролем обеспечили доза удобрений при посеве N 12 P 16 K 16 и расчетные системы удобрений (3-5 вар.). В годы исследований по урожайности зерна расчётные системы удобрений не различались. Соотношение урожайности зерна к соломе менялось в зависимости от разной насыщенности удобрениями слабо и варьировало от 1:1,3 до

• 2.    Вынос фосфора и калия единицей продукции при применении расчётных доз удобрений был ниже плановых значений. По азоту и калию повышался при применении расчётных доз удобрений по сравнению с контролем соответственно на 5–6 кг (20–24%) и 3–7 кг (17–39%).

• 3.    В среднем за годы исследований фактические Кб использования азота отличались от плановых на 18‒37%. Фактические Кб использования фосфора были выше планового значения на 14‒25%. Фактические Кб использования калия превысили плановые значения на 15% только при планировании положительного баланса.

• 4.    При возрастании применяемых доз удобрений происходит снижение оплаты их прибавкой урожая. Самая высокая оплата удобрений получена при внесении 40 кг д.в./га. С повышением доз удобрений до 230‒250 кг д.в./га оплата снижалась в 2 раза, составила 6,2‒7,3 кг/кг д.в.

1:1,4.