Влияние удобрений на продуктивность зерновых культур и эффективность их применения

Ячмень и озимая рожь являются адаптивными культурами и имеют большое значение при возделывании в сельскохозяйственных предприятиях Вологодской области. Ячмень возделывается, в основном, на зернофуражные цели, занимает значительные площади в сельскохозяйственных предприятиях, является основной зерновой культурой во многих ведущих предприятиях области. Среди зерновых культур ячмень занимает по площади возделывания первое место, так, в 2024 году он высевался почти на 58 тыс. га, что составляет 68% от площади посева зерновых культур (85 тыс. га). Площади под озимой рожью варьируют из года в год, но являются незначительными, составляют примерно около 2 тыс. га. Культуры относятся к хлебам первой группы, абсолютно разные по биологическим особенностям роста и развития, требованию к теплу, влаге, физиологически активной радиации. Вызывают большой интерес при возделывании в условиях Европейского севера России, т.к. хорошо произрастают на дерново-подзолистых почвах разного гранулометрического состава с разным уровнем плодородия. Рожь является стародавней культурой, возделывалась несколько веков в условиях Вологодской области. Вегетирует озимая культура примерно 360 дней. Ячмень же культура ярового сева, имеет меньший срок вегетации, от 70 до 90 дней в зависимости от условий произрастания и сорта.

Известно, что удобрения существенно повышают продуктивность культур и их качество, стрессоустойчивость. Особенно хорошо расчётные дозы удобрений проявляют себя в севооборотах, где наблюдается их действие в первый год внесения и последействие в последующие годы. Изучался данный вопрос во многих работах учёными - агрохимиками [4, 7 – 14].

Вопрос влияния удобрений на продуктивность зерновых культур широко освещён в научной литературе и рассматривается как один из ключевых факторов повышения урожайности. По мнению профессора Александрова Н. П., применение сбалансированной системы минерального питания обеспечивает значительное увеличение продуктивности зерновых культур за счёт улучшения процессов фотосинтеза и формирования генеративных органов растений. Учёный отмечает, что внесение азотных, фосфорных и калийных удобрений в оптимальных дозах способствует увеличению массы зерна в колосе и повышению густоты продуктивного стеблестоя. В условиях умеренного климата и дерново-подзолистых почв применение комплексных удобрений позволяет повысить урожайность зерновых культур на 20–30 % по сравнению с неудобренным фоном, что подтверждает высокую агрономическую эффективность рационального питания растений [1].

Существенное значение при оценке эффективности применения удобрений имеет показатель их оплаты урожаем. Профессор Васильев А. И. указывает, что при грамотном сочетании минеральных и органических удобрений увеличивается коэффициент использования питательных веществ растениями, что выражается в более высокой отдаче единицы внесённого действующего вещества. По данным исследователя, на дерново-подзолистых почвах Нечерноземной зоны внесение азотных удобрений в сочетании с фосфорно-калийными позволяет получать прибавку урожая зерна в пределах 6–10 кг на каждый килограмм действующего вещества удобрения. При этом отмечается, что наибольшая оплата удобрений достигается при их внесении с учётом биологических особенностей культур и агрохимических показателей почвы [3].

Исследования профессора Афанасьева В. В. также подтверждают высокую эффективность применения удобрений в технологии возделывания зерновых культур. Учёный подчеркивает, что повышение урожайности достигается не только за счёт увеличения доз удобрений, но и благодаря оптимизации сроков и способов их внесения. По его мнению, применение дробного внесения азотных удобрений и использование комплексных форм питания способствует более равномерному обеспечению растений элементами питания на протяжении вегетационного периода. Это повышает коэффициент использования удобрений, улучшает структуру урожая и обеспечивает более стабильную продуктивность зерновых культур в различных почвенно-климатических условиях [2].

Сравнить отзывчивость культур на удобрения в условиях Вологодской области, выявить их агрономическую эффективность – цель данной работы.

Методика исследований

Исследования проводили на опытном поле ФГБОУ ВО Вологодская ГМХА в 4-польном севообороте, развёрнутом в пространстве и во времени. В опыте изучался сорт ячменя – Сонет и сорт озимой ржи - Волхова. Все сорта прошли систему Госсортоиспытания и включены в Гос-реестр селекционных достижений.

Схема опыта представляла собой: вариант без удобрений (1), вариант с применением удобрения при посеве (2), два варианта ис- следуемых минеральных систем удобрения, различающихся Кб использования азота (3, 4) и вариант органо-минеральной системы (5,), эквивалентной по дозе удобрений 3 варианту.

Схема двухфакторного опыта включала удобрения и изучение гербицидов.

Фактор А - различные системы удобрения (дозы – средние по звену севооборота):

Без удобрений (контроль)

N12Р16К16

N90Р40К100 - на озимой ржи, N80Р40К90 - на ячмене

N105Р40К100 - на озимой ржи, N95Р40К90 - на ячмене

N80Р35К100+40 т/га полуперепревшего навоза (4-й год последействия) - на озимой ржи, N30Р10К30+40 т/га полуперепревшего навоза (2-й год последействия) - на ячмене

Фактор В – 1-кратная и 2-кратная обработка гербицидами.

Исследовали гербициды Гербитокс и Секатор Турбо. Культуры обрабатывались дозами гербицидов в соответствии с инструкцией по их применению.

Дозы удобрений рассчитаны по методике Жукова Ю.П. с учётом выноса элементов питания основной продукцией с учётом побочной [6].

По всем расчётным вариантам запланирован нулевой баланс по фосфору и калию (Кб = 100 %) (таблица 1).

Таблица 1 – Средние дозы удобрений по культурам (кг д.в. /га) и Кб ( %)

Элемент питания	Вариант 2*	Вариант 3 Доза / Кб	Вариант 4 Доза / Кб	Вариант 5 Доза / Кб
N	12	85 / 120	100 / 100	85 / 120
Р 2 О 5	16	40 / 100	40 / 100	40 / 100
К 2 О	16	95 / 100	95 / 100	95 / 100

Примечание. *1 вариант – контроль, без удобрений.

Технология внесения удобрений и ухода за посевами – общепринятая в Вологодской области.

Применяли метод сплошного учёта урожая зерна и соломы изучаемых культур. Урожайность зерна приведена к 14%, соломы – к 16%.

Отбор и анализ растительных образцов проведён общепринятыми методами (азот – методом Кьельдаля, фосфор – на фотоколориметре, калий – на пламенном фотометре). Математическая обработка данных - при помощи программного обеспечения Microsoft Excel и по Б.А. До- спехову (1985г.) [5].

Пахотный слой почвы опытного участка - дерново-подзолистая, среднесуглинистая. Пахотный слой почвы перед закладкой опыта (1990г.) характеризовался слабокислой реакцией среды, очень высоким содержанием подвижного фосфора и средним - обменного калия, содержанием гумуса - 3,28%. На контрольном варианте через 20 лет исследований обменная кислотность увеличилась на 1 класс, содержание гумуса снизилось до 2,56%, содержание подвижных фосфора – до 132 мг/кг почвы, калия – до 55 мг/кг почвы.

Площадь опытной делянки составляет 140 м2 (14м х 10м), учетная площадь, при изучении различных факторов, составила не менее 22,4 м2. Повторность опыта – 4-кратная. В опыте соблюдался принцип единственного различия на всех этапах выполнения НИР.

В Вологодской области климат – умеренно-континентальный, с умеренно теплым летом, продолжительной зимой, возвратом зимних заморозков в первой-второй декадах июня. Погода складывалась по-разному в представленные годы исследований. По данным ФГБУ «Вологодский центр по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды» (ГМС Вологда) вегетационный период 2023 года исследований характеризовался жарким и сухим июнем и дождливым июлем.

На рисунке 1 представлены гидротермические коэффициенты увлажнения (ГТК) по месяцам в годы исследований в сравнении со средними многолетними данными (смд), рассчитанные по Г.Т. Селянинову.

Из графика видно, что в 2023 году в начальные периоды роста и развития растений сложились погодные условия, отличающиеся нехваткой влаги, а в июле-августе ГТК значительно превысил среднее многолетнее значение.

Рисунок 1 – ГТК по месяцам в 2023, 2024, 2025 годах в сравнении со средними многолетними данными (смд)

Увлажнение значительно превосходило испарение, что подтверждает отношение Вологодской области к зоне избыточного увлажнения.

Погода в 2024 году отличалась теплым и продолжительным летом. Во вторую половину лета 2024 года ГТК был значительно ниже средних многолетних данных, что благоприятно повлияло на созревание семян, учётные и уборочные работы.

В 2025 году в начальные периоды роста и развития растений сложились погодные условия, отличающиеся нехваткой влаги, а в июле ГТК значительно превысил среднее многолетнее значение. Увлажнение в 2025 году значительно превосходило испарение, что и в этом году подтверждает отношение Вологодской области к зоне избыточного увлажнения. Данные погодные условия благоприятно повлияли на рост и развитие, урожайность зерновых культур.

Результаты исследований. Необходимо отметить, что, в целом, метеоусловия в годы исследований были благоприятны для возделывания исследуемых культур.

Удобрения обусловили существенную прибавку урожая озимой ржи и ячменя (таблица 2).

Применение 1ц/га сложного удобрения под озимую рожь и ячмень (2 вар.) обеспечило существенную прибавку как на озимой ржи, так и на ячмене. Применение расчётных систем удобрения на озимой ржи и на ячмене (3-5 вар.) более, чем в 2 раза превысила урожайность абсолютного контроля.

Двукратная обработка посевов гербицидами имела преимущество перед однократной на озимой ржи на всех вариантах, а на ячмене – только на 5 варианте, при применении органоминеральной системы удобрения.

Таблица 2 – Урожайность зерна, средняя за годы исследований, т/

№ п./п. Вариант/ культура Зерно озимой ржи £             га 2 i     h o       aS 1      212 I ( « 1 Зерно ячмен 2            * 5            s э          a > 21 я 2 E О a z о z 2 1 Без удобрений (контроль) 2,0 2,4 - - 1,8 2,5 - - 2 Минимальная доза удобрений (при посеве) 2,9 3,5 0,9 1,1 2,5 3,1 0,7 0,6 3 Минеральная система удобрения (Кб азота =120%) 3,9 4,5 1,9 2,1 3,7 4,4 1,9 1,9 4 Минеральная система удобрения ( Кб азота =100%) 4,2 4,8 2,2 2,4 4,1 4,7 2,3 2,2 5 Органоминеральная система удобрения, (Кб азота =120% ) 4,1 4,8 2,1 2,4 3,9 4,9 2,1 2,4 га

НСР 05 =0,21 НСРВ=0,09       НСР 05 =0,24 НСРВ=0,11

НСРА=0,69 НСР АВ -            НСРА=0,71 НСР АВ -

На 3 – 5 вариантах получена и превышена планируемая урожайность как озимой ржи, так и ячменя. Так, урожайность зерна озимой ржи была превышена на 54-63% при 1-кратной обработке гербицидом, а при 2-кратной обработке – на 60-68%. На ячмене, соответственно, на 54-66% и 54-68% (таблица 2).

По урожайности основной продукции озимая рожь превысила ячмень на абсолютном контроле на 0,2 т/га, а при применении удобрения только при посеве – на 0,4 т/га и несколько, - на 0,1-0,2 т/га – на удобренных вариантах. Видимо, благодаря более продолжительному периоду вегетации культура способна обеспечивать большую урожайность, чем ячмень.

Урожайность соломы менялась по годам исследований в зависимости от применяемых доз и систем удобрений и от гербицидов (рисунок 2). Наибольшая урожайность соломы озимой ржи получена на 4

варианте, а у ячменя - при применении органо-минеральной системы удобрения. Наибольшая прибавка урожайности соломы по отношению к абсолютному контролю на ржи получена при 2-кратной обработке посевов гербицидом. Расчётные системы удобрения повышали урожайность соломы ячменя и озимой ржи и превысили её плановый уровень, соответственно, на 1-24 % и на 14-51 %.

Рисунок 2 – Урожайность соломы озимой ржи и ячменя, т/га

Агрономическая эффективность, выраженная оплатой удобрений, была получена в опыте очень высокая. На 2 варианте, при применении 44 кг д.в. получена самая высокая оплата, которая составила на озимой ржи 27,5 к.ед. при однократной обработке гербицидом и 29,3 к.ед. – при двукратной обработке. На ячмене оплата составила на этом варианте 23,2 – 23,4 к.ед. С повышением доз удобрений оплата снизилась на озимой ржи до 11,3 к.ед. при однократной обработке посевов гербицидом. Двукратная обработка гербицидом посевов озимой ржи повышала оплату на 2 к.ед. (рисунок 3).

При применении расчётных систем удобрения на ячмене получена высокая оплата удобрений, которая составила 5,0 - 17,4 кг зерна.

При применении расчётных систем удобрения на озимой ржи получена более стабильная оплата 1 кг действующего вещества удобрений, которая превысила нормативную в 3,27 - 3,91 раза при однократной обработке и в 3,65 – 4,09 раз – при применении препарата. На ячмене оплата превысила нормативную в 1,14 - 3,52 и 1,35 - 3,97 раз.

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

Таким образом, в условиях Вологодской области на дерново-подзолистой среднесуглинистой почве расчетные системы удобрений в среднем за годы исследований обеспечили получение урожайности зерна озимой ржи 3,9 – 4,2 т/га при однократной обработке посевов гербицидом и 4,5 – 4,8 т/га – при двукратной обработке. Урожайность зерна ячменя превысила плановую (3,5 т/га) на 0,2 – 0,6 т/га при однократной обработке посевов гербицидом и на 0,9 – 1,4 т/га – при двукратной обработке.

При применении 44 кг д.в. получена самая высокая оплата, которая составила на озимой ржи 27,5 к.ед. при однократной обработке посевов гербицидом и 29,3 к.ед. – при двукратной обработке. На ячмене оплата составила на этом варианте 23,2 – 23,4 к.ед. С повышением доз удобрений оплата снизилась на озимой ржи до 11,3 к.ед. при однократной обработке посевов гербицидом. Двукратная обработка гербицидом посевов озимой ржи повышала оплату на 2 к.ед., меньше - на 0,8-0,9 к.ед. на ячмене.