Влияние комплексного применения удобрений на продуктивность и качество кормовых культур в условиях Республики Коми
Автор: Н.Т. Чеботарев, О.В. Броварова.Н.Т. Чеботарев, О.В. Броварова
Журнал: Известия Коми научного центра УрО РАН @izvestia-komisc
Статья в выпуске: 1 (47), 2021 года.
Бесплатный доступ
Короткий адрес: https://sciup.org/149129540
IDR: 149129540
Текст статьи Влияние комплексного применения удобрений на продуктивность и качество кормовых культур в условиях Республики Коми
Задача повышения продуктивности агроценозов европейского Северо-Востока требует неотложного решения вопросов сохранения и повышения 15
плодородия почв, сокращения материальных и энергетических затрат на производство сельскохозяйственной продукции. Для Республики Коми (РК) характерны прохладное и короткое лето, поздние весенние и ранние осенние заморозки, что ослабевает рост растений и снижает потребление питательных веществ [1]. Пахотные угодья РК представлены в основном дерново-подзолистыми почвами, для которых типично очень низкое естественное плодородие [1, 2]. При резком сокращении объемов применения удобрений и химических мелиорантов они быстро подвергаются деградацион-ным процессам, что сопровождается снижением содержания почвенного органического вещества (ПОВ), питательных веществ и ухудшением физикохимических свойств. Для широкого производства продуктивности агроценозов РК требуется: совершенствование технологий сохранения и воспроизводства плодородия почв; возделывание сельскохозяйственных культур, адаптированных к региональным почвенно-климатическим условиям [3, 4]; переход от зональной системы земледелия к адаптивно-ландшафтному земледелию и биологизиро-ванному кормопроизводству [5–8].
В связи с недостаточными ресурсами органических удобрений и дорогой цене минеральных, в повышении плодородия почв возрастает роль севооборотов с высокой насыщенностью однолетними и многолетними травами, позволяющими без значительных затрат повышать продуктивность культур [9–12] при высоком качестве сельскохозяйственной продукции [13]. Наиболее полно изучить возможность применения таких севооборотов и оценить влияние вносимых доз удобрений на их продуктивность и качество продукции, рациональное использование материальных ресурсов и возмещение в почву элементов питания и органического вещества позволяют длительные полевые опыты [10, 14–16], один из которых, заложенный на землях Института агробиотехнологий Коми НЦ УрО РАН, послужил основой для проведения данных иследований. Изучение применения органических и минеральных удобрений в кормовом севообороте проводится более чем 40 лет [11, 3]. Такой подход является важным резервом обеспечения воспроизводства плодородия и продуктивности дерново-подзолистых почв в адаптивно-ландшафтной системе земледелия Республики Коми.
Цель проводимых исследований – изучение влияния комплексного применения удобрения на продуктивность и качество кормовых культур в шестипольном кормовом севообороте в условиях Севера.
Материал и методы
Исследования по использованию различных систем удобрений в кормовом севообороте проводили в 1978–2019 гг. на дерново-подзолистой легкосуглинистой среднеокультуренной почве по методике Б.А. Доспехова [16].
Агрономические показатели почвы были следующие: гумус 2,1 – 2,4; рН KCl – 5,2 – 5,4; Hr – 3,4 –
-
3,7 ммоль/кг; P 2 O 5 – 193 – 211 и K 2 O – 146 – 156 мг/кг почвы.
Кормовой севооборот имел такое чередование культур: картофель, вико-овсяная смесь с подсевом многолетних трав, многолетние травы 1 г.п., многолетние травы 2 г.п., вико-овсяная смесь, картофель.
Органические удобрения в виде торфонавозного компоста (ТНК) вносили два раза за ротацию севооборота – под картофель.
Средние агрономические показатели ТНК: рН KCl – 7,2‒7,6, сухое вещество – 26‒30%, зольность – 20‒24%, содержание общего азота – 0,52‒0,60%, общего фосфора – 0,5‒0,56%, общего калия – 0,42‒0,48%. Для восполнения выноса элементов питания урожаями сельскохозяйственных культур ежегодные дозы минеральных удобрений составили под картофель – N 60 P 30 K 180 , вико-овсяную смесь – N 40 P 32 K 116 , многолетние травы (клевер луговой + тимофеевка луговая) – N40P32K108. В опыте также использовали пониженные дозы (1/2 и 1/3 от полной дозы). Планируемая урожайность зеленой массы вико-овсяной смеси – 20,0 т/га, многолетних трав – 15,0 т/га и картофеля – 15,0 т/га.
Сорта исследуемых культур: картофель – Невский, овес – Горизонт, вика – Льговская 22, клевер луговой – Трио, тимофеевка луговая – Северодвинская.
Повторность опыта – четырехкратная, площадь опытной делянки – 100 м2. Учет урожайности – сплошной, поделяночный.
В работе были использованы такие методы анализов. В почве гумус – ГОСТ 26213-91; общий азот – ГОСТ 26107-84; гидролитическая кислотность – ГОСТ 27821-88; рН в солевой вытяжке – ГОСТ 26207-91: валовой анализ биофильных элементов в почве и удобрениях – адсорбционным и рентгено-флюоресцентным (VRA-33) методами. В растениях: азот общий – фотоколорометрическим методом; сырая клетчатка – по Геннебергу и Што-ману (1969); сырая зола – сухим озолением в муфельной печи; фосфор – по ГОСТу 26657-97 фотометрическим методом; калий – на пламенном фотометре после сухого озоления; кальций – трило-нометрически; кормовые единицы, БЭВ, сырой протеин – расчетным методом; нитратный азот – ионоселективным методом; азот и углерод – методом газовой хроматографии.
Результаты и обсуждение
Длительное применение (42 года) органических и минеральных удобрений в кормовом севообороте оказало существенное влияние на продуктивность и качество кормовых культур. Установлено, что оптимальным приемом удобрения культур в севообороте является периодическое (два раза за шесть лет) применение 80 т/га ТНК и полной дозы NPK. В среднем за три ротации севооборота получены значительные урожаи культур: картофеля – 7,0 т/га, однолетних трав – 4,4 т/га, многолетних трав – 6,2 т/га сухого вещества, что на 59,1, 100,0 и
Таблица 1
Влияние удобрений на сбор сухого вещества культурами кормового севооборота (за ротацию), т/га
Effect of fertilizers on the collection of dry matter by forage rotation crops (per rotation), t/ha
Table 1
|
Вариант |
Ротация севооборота |
В среднем за три ротации |
Прибавка к контролю, % |
||
|
V 2002–2007 гг. |
VI 2008–2013 гг. |
VII 2014–2019 гг. |
|||
|
Картофель |
|||||
|
Без удобрений (контроль) |
3,2 |
5,2 |
4,3 |
4,4 |
- |
|
1/3 NPK |
3,5 |
5,3 |
5,2 |
4,7 |
6,8 |
|
1/2 NPK |
4,5 |
5,5 |
5,6 |
5,2 |
18,1 |
|
NPK |
4,7 |
5,8 |
6,0 |
5,5 |
25,0 |
|
ТНК 40 т/га – Фон 1 |
4,1 |
5,1 |
5,6 |
4,9 |
11,3 |
|
Фон 1 + 1/3 NPK |
4,2 |
6,2 |
6,2 |
5,5 |
25,0 |
|
Фон 1 + 1/2 NPK |
4,3 |
6,5 |
6,8 |
5,9 |
34,0 |
|
Фон 1 + NPK |
4,9 |
6,7 |
7,4 |
6,3 |
43,1 |
|
ТНК 80 т/га – Фон 2 |
3,8 |
7,3 |
6,8 |
6,0 |
36,3 |
|
Фон 2 +1/3 NPK |
4,2 |
7,2 |
7,3 |
6,2 |
40,9 |
|
Фон 2 + 1/2 NPK |
4,8 |
7,6 |
7,8 |
6,7 |
52,2 |
|
Фон 2 + NPK |
5,2 |
7,8 |
8,1 |
7,0 |
59,0 |
|
НСР 0,5 |
0,39 |
0,58 |
0,56 |
||
|
Однолетние травы |
|||||
|
Без удобрений (контроль) |
2,1 |
2,2 |
2,4 |
2,2 |
- |
|
1/3 NPK |
2,4 |
2,6 |
2,9 |
2,6 |
18,1 |
|
1/2 NPK |
2,6 |
2,8 |
3,4 |
2,9 |
31,8 |
|
NPK |
3,0 |
3,2 |
4,0 |
3,4 |
54,5 |
|
ТНК 40 т/га – Фон 1 |
2,7 |
2,9 |
3,2 |
2,9 |
31,8 |
|
Фон 1 + 1/3 NPK |
3,1 |
3,0 |
3,9 |
3,3 |
50,0 |
|
Фон 1 + 1/2 NPK |
3,3 |
3,2 |
4,1 |
3,5 |
59,0 |
|
Фон 1 + NPK |
3,6 |
3,4 |
4,5 |
3,8 |
72,7 |
|
ТНК 80 т/га – Фон 2 |
3,2 |
3,3 |
3,6 |
3,4 |
54,5 |
|
Фон 2 +1/3 NPK |
3,6 |
3,5 |
4,2 |
3,8 |
72,7 |
|
Фон 2 + 1/2 NPK |
3,9 |
3,8 |
4,4 |
4,0 |
81,8 |
|
Фон 2 + NPK |
4,5 |
4,2 |
4,6 |
4,4 |
100,0 |
|
НСР 0,5 |
0,32 |
0,35 |
0,41 |
0,37 |
|
|
Многолетние травы |
|||||
|
Без удобрений (контроль) |
2,8 |
2,6 |
3,5 |
3,0 |
- |
|
1/3 NPK |
3,6 |
3,4 |
5,0 |
4,0 |
33,3 |
|
1/2 NPK |
3,9 |
3,7 |
5,7 |
4,4 |
46,6 |
|
NPK |
4,2 |
3,9 |
6,8 |
5,0 |
66,6 |
|
ТНК 40 т/га – Фон 1 |
3,8 |
3,5 |
5,6 |
4,4 |
46,6 |
|
Фон 1 + 1/3 NPK |
4,0 |
3,8 |
5,8 |
4,5 |
50,0 |
|
Фон 1 + 1/2 NPK |
4,2 |
4,3 |
7,4 |
5,3 |
76,6 |
|
Фон 1 + NPK |
4,3 |
4,6 |
8,3 |
5,7 |
90,0 |
|
ТНК 80 т/га – Фон 2 |
4,1 |
3,9 |
6,2 |
4,7 |
56,6 |
|
Фон 2 +1/3 NPK |
4,2 |
4,6 |
6,9 |
5,2 |
73,3 |
|
Фон 2 + 1/2 NPK |
4,3 |
5,0 |
7,9 |
5,4 |
93,3 |
|
Фон 2 + NPK |
4,5 |
5,4 |
8,6 |
6,2 |
106,6 |
|
НСР 0,5 |
0,38 |
0,42 |
0,64 |
||
-
106,6 % превышало вариант без удобрений (табл.1). Три дозы NPK показали менее значительный урожай – 4,7 – 5,5 т/га и две дозы ТНК – 4,9 – 6,0 т/га сухого вещества соответственно.
Системы удобрений в разной степени влияли на химический состав возделываемых культур. Содержание сухого вещества в клубнях картофеля на минеральном фоне составило 18,0‒18,8%, органическом – 18,4‒18,9% и органо-минеральном – 17,1‒17,7%; в контроле 19,6%. Содержание сырого протеина с увеличением доз NPK повышалось до 9,4‒10,0%, в контроле – 8,1%. Количество фосфора, калия и кальция в продукции возросло незначительно. Содержание крахмала в клубнях картофеля было на уровне 12,6‒13,0%, в контроле – 13,2%. Содержание нитратов в продукции варьировало от 74 до 134 мг/кг сырой массы и не превышало ПДК (250 мг/кг сырой массы) (табл. 2).
Количество сухого вещества в однолетних травах изменялось незначительно (19–19,6%), в
Таблица 2
Действие удобрений на химический состав клубней картофеля (в среднем за три ротации севооборота), % на сухое вещество
Table 2
Effect of fertilizers on the chemical composition of potato tubers (on average for 3 rotations of crop rotation), % per dry matter
|
Вариант |
Сухое вещество |
Азот |
Сырой протеин |
Фосфор |
Калий |
Кальций |
Крахмал |
Нитраты, мг/кг сырой массы |
|
Без удобрений (контроль) |
19,6 |
1,3 |
8,1 |
0,32 |
3,1 |
0,07 |
13,2 |
41 |
|
1/3 NPK |
18,8 |
1,4 |
8,8 |
0,33 |
3,4 |
0,10 |
12,9 |
74 |
|
1/2 NPK |
18,3 |
1,4 |
8,8 |
0,34 |
3,5 |
0,12 |
13,0 |
82 |
|
NPK |
18,0 |
1,5 |
9,4 |
0,35 |
3,7 |
0,11 |
12,8 |
94 |
|
ТНК 40 т/га – Фон 1 |
18,9 |
1,4 |
8,8 |
0,32 |
3,4 |
0,11 |
12,9 |
81 |
|
Фон 1 + 1/3 NPK |
17,7 |
1,5 |
9,4 |
0,34 |
3,5 |
0,12 |
12,6 |
96 |
|
Фон 1 + 1/2 NPK |
17,4 |
1,5 |
9,4 |
0,34 |
3,6 |
0,11 |
12,8 |
101 |
|
Фон 1 + NPK |
17,1 |
1,4 |
8,8 |
0,35 |
3,6 |
0,11 |
12,6 |
114 |
|
ТНК 80 т/га – Фон 2 |
18,4 |
1,4 |
8,8 |
0,33 |
3,5 |
0,11 |
13,1 |
94 |
|
Фон 2 +1/3 NPK |
17,5 |
1,5 |
9,4 |
0,34 |
3,7 |
0,12 |
12,7 |
115 |
|
Фон 2 + 1/2 NPK |
17,3 |
1,6 |
10,0 |
0,35 |
3,6 |
0,12 |
12,8 |
126 |
|
Фон 2 + NPK |
17,1 |
1,6 |
10,0 |
0,35 |
3,7 |
0,13 |
12,7 |
134 |
Таблица 3
Действие удобрений на химический состав однолетних и многолетних трав
(в среднем за три ротации севооборота), в числителе ‒ % сухого вещества и элементов питания в однолетних травах, в знаменателе – в многолетних травах
Table 3
Effect of fertilizers on the chemical composition of annual and perennial grasses
(on average for 3 rotations of crop rotation), in the numerator ‒ % of dry matter and nutrients in annual grasses, in the denominator – in perennial grasses
Количество сухого вещества в многолетних травах изменялось незначительно (25,2–26,8%), в контроле – 26,0%; содержание сырого протеина в продукции 8,8–10,6%. Количество фосфора, калия и кальция по вариантам опыта колебалось незначительно и составило (в среднем за три ротации): фосфора – 0,28–0,31%, калия – 2,3–2,5% и кальция – 0,64–0,68%.
Заключение
В результате длительных научных исследований установлено, что оптимальной системой удобрений в среднетаежной зоне Евро-Северо-Востока на дерново-подзолистой легкосуглинистой почве является совместное применение ТНК в дозе 80 т/га и NPK. Приведенная система удобрений способствовала повышению плодородия почвы.
Органо-минеральная система удобрений повлияла на получение значительных урожаев культур в шестипольном кормовом севообороте: картофеля – 6,7–-7,0, однолетних трав – 4,2–4,6 и многолетних трав – 5,2–6,2 т/га сухого вещества с высоким качеством; при использовании минеральной системы удобрений 4,7 – 5,5 т/га, органической – 4,9 – 6,6 т/га соответственно.
При использовании органо-минеральной системы удобрений значительно повышалось качество кормовых культур севооборота, в картофеле – количество крахмала, в однолетних и многолетних травах содержание сырого протеина.
Работа выполнена в рамках темы государственного задания № 0412-2019-0051.
