ВЛИЯНИЕ ПОСЛЕДЕЙСТВИЯ ОРГАНИЧЕСКИХ И МИНЕРАЛЬНЫХ УДОБРЕНИЙ НА УРОЖАЙНОСТЬ И КАЧЕСТВО МНОГОЛЕТНИХ ТРАВ

ВЛИЯНИЕ ПОСЛЕДЕЙСТВИЯ ОРГАНИЧЕСКИХ И МИНЕРАЛЬНЫХ УДОБРЕНИЙ НА УРОЖАЙНОСТЬ И КАЧЕСТВО МНОГОЛЕТНИХ ТРАВ

Научная статья

Гаврилова А.Ю.^1, *, Понкратенкова И.В.², Мерзлая Г.Е.³  

^{1, 2} Смоленский научно-исследовательский институт сельского хозяйства, Смоленск, Россия;

³ Всероссийский научно-исследовательский институт агрохимии имени Д.Н. Прянишникова, Москва, Россия

* Корреспондирующий автор (augavrilova[at]gmail.com)

Аннотация

На дерново-подзолистой легкосуглинистой почве Смоленской области изучали влияние длительного последействия органических и минеральных удобрений на урожайность и качество многолетних трав двух лет пользования. Наибольшая урожайность сена получена в органо-минеральных вариантах с высокими дозами удобрений: N_120-150P_120-150K_120-150+12-15 т/га подстилочного навоза, составившая в среднем за 2 года 8,0 - 8,2 т/га. Последействие возрастающих доз органических и минеральных удобрений увеличивало в травосмесях долю клевера лугового и уменьшало долю злаков. Формирование травостоев с высоким содержанием бобового компонента повышало протеиновую питательность сена. Выход кормового белка при последействии высоких доз удобрений составлял 1,15 - 1,19 т/га, а обеспеченность 1 кг кормовых единиц переваримым протеином - 170 г. Наилучшие экономические показатели были получены по последействию совместного внесения органических и минеральных удобрений в максимальных дозах.

Ключевые слова: минеральные и органические удобрения, дозы и сочетания, многолетние травы, урожайность, качество, протеиновая питательность.

INFLUENCE OF EFFECTS OF ORGANIC AND MINERAL FERTILIZERS ON YIELD AND QUALITY OF MULTI-YEAR GRASSES

Research article

Gavrilova A.Yu.^1, *, Ponkratenkova I.V.², Merzlay G.E.³

^{1, 2} Smolensk Research Institute of Agriculture, Smolensk, Russia;

³ All-Russian Scientific Research Institute of Agrochemistry named after D.N. Pryanishnikov Moscow, Russia

* Corresponding author (augavrilova[at]gmail.com)

Abstract

The influence of a long aftereffect of organic and mineral fertilizers on the yield and quality of perennial grasses of two years of use was studied on sod podzol light loamy soils of the Smolensk region. The highest yield of hay was obtained in organic mineral variants with high doses of fertilizers: N_120-150P_120-150K_120-150+12-15 t/ha of dung, which averaged 8.0 – 8.2 t/ha per hectare for two years. The aftereffect of increasing doses of organic and mineral fertilizers increased the proportion of meadow clover in grass mixtures and reduced the proportion of cereals. The formation of grass with a high content of bean component increased the protein nutrition of hay. The yield of fodder protein at the aftereffect of high doses of fertilizers was 1.15-1.19 t/ha, and the supply of 1 kg of feed units with the digestible protein was 170 g. The best economic indicators were obtained after the aftereffect of the joint application of organic and mineral fertilizers at the maximum doses.

Keywords: mineral and organic fertilizers, doses and combinations, perennial grasses, yield, quality, protein nutrition.

Возделывание бобово-злаковых травосмесей является важным приемом оптимизации кормовой базы животноводства и во многом решает проблему дефицита кормового белка и в то же время способствует повышению плодородия почв, обеспечивая их биологически фиксированным азотом. Увеличение посевов бобово - злаковых травосмесей в Нечерноземной зоне особенно важно на малогумусных землях. К основным факторам, обеспечивающим повышение почвенного плодородия и прирост урожайности сельскохозяйственных культур, относится научно обоснованное применение удобрений [1, С. 383], [2, С. 74], [3, С. 26]. В условиях критического сокращения в нашей стране за последние 15 лет поголовья скота, и, соответственно, объемов внесения органических удобрений, прежде всего навоза и компостов на его основе, большое значение приобретает максимальное ис­пользование всех растительных отходов, пожнивно - корневых остатков, а также расширение посевов бобово - злаковых травосмесей. Особенно важно в этих условиях учитывать также последействие ранее внесенных удобрений. Этот вопрос привлекает все большее внимание ученых и специалистов аграрного профиля, так как имеет не только научное, но и первоочередное практическое значение [4, С. 142], [5, С. 28], [6, С. 211].

Методика исследований

Изучение эффективности последействия удобрений осуществляли в многолетнем полевом опыте, заложенном в 1978 г. на двух полях ФГБНУ Смоленского НИИСХ в п. Ольша. Последействие органических и минеральных удобрений определяли на многолетних травах в 2012 - 2013 гг. Травосмесь клевера лугового сорта Надёжный (12 кг/га) с тимофеевкой луговой сорта Ленинградская 204 (8 кг/га) высевали под покровную культуру - яровой ячмень сеялкой СЗТ-3,6.

Общая площадь делянки 112 м² (7х16), повторность опыта - трехкратная. Схема опыта сокращённая факториальная, представленная выборкой 1/27 (6х6х6х6), предусматривает изучение 4 факторов: подстилочного навоза, азотных, фосфорных и калийных минеральных удобрений в 6 градациях доз - 0, 1, 2, 3, 4, 5. Севооборот зернотравяной.

В течение первых четырех ротаций севооборота (30 лет) рассматривали действие органических и минеральных удобрений. В среднем за эти годы единичные ежегодные дозы удобрений составили N_30, P_30, K_30, навоза - 3 т/га. Под многолетние травы удобрения не вносили. С 2009 г. изучали последействие органических и минеральных удобрений на фоне весенней подкормки аммиачной селитрой в дозе азота N₄₅.

Почва изучаемого участка дерново - подзолистая легкосуглинистая с низким содержанием органического вещества (1,5 - 2,0%), слабокислой реакцией почвенной среды (5,5 - 5,6), высоким (150 - 170 мг/кг почвы) и повышенным (120 - 150 мг/кг почвы) содержанием подвижных соединений Р₂О₅ и К₂О соответственно.

Все исследования и наблюдения в полевом опыте проведены по общепринятым методикам [7, С. 242], [8, С. 95], [9, С. 187], [10, С. 83].

Метеорологические условия в период исследований различались по годам. В мае 2012 г. количество атмосферных осадков приближалось к среднемноголетнему значению (60 мм). В июне и августе осадков выпало в 1,7 раза выше нормы и наблюдалось переувлажнение почвы. Июль, наоборот, характеризовался резким недостатком влаги. В 2013 г. в начале вегетации выпало 114 мм осадков, или в 2 раза больше нормы (60 мм). Окончание вегетации было, наоборот, острозасушливым (31 мм).

Результаты исследований

Урожайность сена травостоя в первый год использования была высокой и даже на контроле находилась на уровне 9,33 т/га. На второй год использования на фоне без внесения минеральных удобрений урожайность трав снизилась до 3,73 т/га и в среднем за два года составила 6,53 т/га (табл. 1). При анализе последействия одностороннего использования удобрений эффект отмечался только по калию, и в варианте K₉₀ прибавка урожая сена к контролю в среднем за 2 года была существенной, достигая 0,93 т/га, или 14%. Об этом же свидетельствуют приведенные ниже уравнения регрессии 1 - 3:

Y_{1 г.п.} = 9,33 – 0,29N – 0,43P + 0,80K^0,5 + 0,73PH^0,5; R = 0,59         (1) Y_{2 г.п.} = 3,73 – 2,11Р + 1,52K + 3,58PH^0,5; R = 0,55         (2) Y_{средняя} = 6,53 – 3,13P + 5,22K^0,5 + 4,95PH^0,5; R= 0,67    (3) где: Y - урожайность, N - азот, Р - фосфор, К - калий, Н - навоз.

Наиболее эффективными при возделывании травосмеси были варианты последействия органо - минеральных систем удобрения. Однако каждый последующий органо - минеральный фон с повышением объёма вносимых удобрений по продуктивности сена недостоверно отличался от предыдущего, с более низкими дозами (табл. 1).

Максимальных значений урожайность трав достигла на фоне последействия комплексного применения органических и минеральных удобрений в высоких дозах - N₁₂₀P₁₂₀K₁₂₀+12 т/га навоза и N₁₅₀P₁₅₀K₁₅₀+15 т/га навоза, составившая ориентировочно 7,96 т/га и 8,21 т/га соответственно, что на 22 и 26% превышало контроль.

Было определено, что в условиях проведенного эксперимента урожай травостоя первого года жизни за счет высокого содержания в агрофитоценозе бобового компонента повышался в 2,1 - 2,6 раза относительно урожая трав второго года.

Таблица 1 – Влияние последействия органических и минеральных удобрений на урожай сена многолетних трав

Примечание: N - азот, P - фосфор, K - калий.  

Изучение ботанического состава травостоя установило, что последействие одностороннего внесения навоза (9 т/га), фосфора (P₉₀), калия (K₉₀) и особенно азота (N₉₀) снижало долю клевера и увеличивало количество злаков относительно контроля в агрофитоценозе в 1-й и 2-й год использования (табл. 2). Резко снижалось участие бобовых в травостое перового года пользования при одностороннем использовании N₉₀ и N₉₀P₉₀K₉₀. Последействие комплексного использования удобрений и навоза, наоборот, увеличивало долю клевера лугового до 96,0% и 31,5% соответственно в агрофитоценозах 1-го и 2-го годов пользования.

 

Таблица 2 – Ботанический состав травостоев 1-го и 2-го годов пользования, % по массе

На органо-минеральном фоне с повышением объёма вносимых удобрений участие бобового компонента, как правило, повышалось (рис. 1, 2).

Рис. 1 – Ботанический состав травостоя 1-го года жизни в зависимости от систем удобрения

Рис. 2 – Ботанический состав травостоя 2-го года жизни в зависимости от систем удобрения

При анализе кормового достоинства многолетних трав установлено его улучшение с внесением удобрений. Так, на варианте без внесения удобрений количество сырого протеина в сене составляло 11,2%, а в вариантах с последействием удобрений оно варьировало от 11,3 до 14,5%. Особенно заметной эта тенденция была при использовании навоза, где процент сырого протеина в сене повышался до 13,1%, и при применении органо-минеральных систем удобрения, где этот параметр повышался с увеличением доз до 13,4 - 14,5% (рис. 3).

Рис. 3 – Содержание сырого протеина в сене многолетних трав, в среднем за 2012-2013 гг.

 

Повышение протеиновой питательности трав от удобрений прослеживается и по такому показателю, как выход сырого протеина с единицы площади.

Как показано на рисунке 4, при возделывании многолетних трав в севообороте больше всего сырого протеина с 1 гектара было получено при последействии органо - минеральных систем удобрения - от 0,95 т при внесении единичных доз удобрений до 1,15 - 1,19 т при применении 4-5-кратных доз. На контроле сбор сырого протеина не превышал 0,73 т/га. Обеспеченность кормовой единицы переваримым протеином в приведенных выше вариантах последействия высоких доз удобрений составила 173 - 174 г, в контрольном варианте - 134 г.

Рис. 4 – Сбор сырого протеина в зависимости от систем удобрения, в среднем за 2012-2013 гг.

 

Оценка экономической эффективности заключалась в определении затрат на производство продукции, чистого дохода и рентабельности (отношение чистого дохода к затратам). Анализ производственных затрат по статьям показал, что наибольший удельный вес занимали затраты на приобретение семян и топливные расходы. Затраты, связанные с приобретением удобрений незначительны, так как под бобово - злаковый травостой удобрения не вносили, а изучали последействие ранее внесённых.

Проведённый анализ данных показывает, что наибольшие экономические показатели были получены по последействию высоких норм органики и минеральных удобрений на фоне комплексного их применения. Так, условно чистый доход в этом случае составил в расчете на 1 га 58,5-60,5 тыс. руб. Тем не менее, для поддержания агроэкологического равновесия в агроценозах рекомендуется применение умеренных доз минеральных удобрений в интервале от N₃₀P₃₀K₃₀ до N₉₀P₉₀K₉₀ на фоне 3 - 9 т/га органики, где условно чистый доход составлял 51,5 - 54,1 тыс. руб. на 1 га.

Заключение

Результаты исследований в длительном полевом опыте на дерново - подзолистой почве легкосуглинистого типа установили, что последействие органо - минеральной системы удобрения в высоких 4-5-кратных дозах - N_120-150P_120-150K_120-150+12-15 т/га органики - достоверно повышало продуктивность травосмеси, которая среднем за два года составляла соответственно 7,1 и 8,2 т/га, что было на 22 и 26% выше контроля.  При последействии повышающихся доз минеральных удобрений и навоза в травостое 1-го и 2-го годов пользования увеличивалась доля клевера лугового до 96,0% и 31,5% соответственно и уменьшалась доля злакового компонента. Выход сырого протеина при последействии высоких доз удобрений в органо - минеральных вариантах составлял 1,15 - 1,19 т/га, а обеспеченность 1 кг кормовых единиц переваримым протеином находилась на уровне 170 г. При этом был получен наибольший условно чистый доход, составивший в расчете на 1 га 58,5 - 60,5 тыс. руб.

Конфликт интересов Не указан.

Conflict of Interest None declared.

Список литературы / References

1. Прянишников Д.Н. Избранные сочинения. Т. 1 / Д.Н. Прянишников. – Москва: Колос, 1965. – 767 с.
2. Конова А.М. Региональная система земледелия Смоленской области / сост.: А.М. Конова, А.Ю. Гаврилова, Э.С. Рекашус и др. – Смоленск: «Агронаучсервис», 2013. – 277 с.
3. Мерзлая Г.Е. Эффективность органо – минеральных систем удобрения / Г.Е. Мерзлая, И.В. Понкратенкова // Плодородие. – 2016. – № 2 (89). – С. 25–28.
4. Методическое руководство по проектированию применения удобрений в технологиях адаптивно – ландшафтного земледелия / Под ред. А.Л. Иванова, Л.М. Державина. – Москва: Минсельхоз РФ, РАСХН, 2008. – 392 с.
5. Конова А.М. Влияние длительного применения возрастающих доз минеральных удобрений на продуктивность севооборота / А.М. Конова, А.Ю. Гаврилова // Международный научно-исследовательский журнал. – 2016. – № 11-5 (53). – С. 27-30.
6. Методология комплексного применения удобрений и пестицидов в интенсивном земледелии / Под редакцией В.Г. Сычева. – Москва: ВНИИА, 2016. – 344 с.
7. Доспехов Б.А. Методика полевого опыта / Б.А. Доспехов. – Москва: Агропромиздат, 1985. – 351 с.
8. Программа и методика исследований в Географической сети полевых опытов по комплексному применению средств химизации в земледелии / Под редакцией Н.З. Милащенко. – Москва: ВИУА, 1990. – 187 с.
9. Методические и организационные основы проведения агроэкологического мониторинга в интенсивном земледелии / Под редакцией Н.З. Милащенко, Ш.И. Литвака. – Москва: ВИУА, 1991. – 356 с.
10. Михайличенко Б.П. Методическое пособие по агроэнергетической оценке технологий и систем кормопроизводства / Б.П. Михайличенко, А.А. Кутузова, Ю.К. Новоселов и др. – Москва: ВНИИ кормов, 1995. – 174 с.

Список литературы на английском языке / References in English

1. Pryanishnikov D.N. Izbrannye sochineniya. T. 1 [Selected works] / D.N. Pryanishnikov. – Moskva: Kolos, 1965. – 767 р. [in Russian]
2. Konova A.M. Regional'naja sistema zemledelija Smolenskoj oblasti [Regional system of agriculture in the Smolensk region] / sost.: A.M. Konova, A. Ju. Gavrilova, E.S. Rekashus i dr. – Smolensk: «Agronauchservis», 2013. – 277 p. [in Russian]
3. Merzlaya G.E. Effektivnost' organo – mineral'nyh sistem udobreniya [Efficiency of organo-mineral fertilizer systems] / G.E. Merzlaya, I.V. Ponkratenkova // Plodorodie [Fertility]. – 2016. – № 2 (89). – pp. 25–28. [in Russian]
4. Metodicheskoe rukovodstvo po proektirovaniju primenenija udobrenij v tehnologijah adaptivno – landshaftnogo zemledelija [Methodical guidelines for the design of fertilizer application in adaptive-landscape farming technologies] / Pod redakciej A.L. Ivanova, L.M. Derzhavina. – Moskva: Minsel'hoz RF, RASHN, 2008. – 392 p. [in Russian]
5. Konova A.M. Vliyanie dlitel'nogo primeneniya vozrastayushchih doz mineral'nyh udobrenij na produktivnost' sevooborota [Effect of long-term use of increasing doses of mineral fertilizers on crop rotation productivity] / A.M. Konova, A.YU. Gavrilova // Mezhdunarodnyj nauchno-issledovatel'skij zhurnal [International research journal]. – 2016. – № 11-5 (53). – рр. 27-30. [in Russian]
6. Metodologiya kompleksnogo primeneniya udobrenij i pesticidov v intensivnom zemledelii [Methodology of complex application of fertilizers and pesticides in intensive agriculture] / Pod redakciej V.G. Sycheva. – Moskva: VNIIA, 2016. – 344 р. [in Russian]
7. Dospehov B.A. Metodika polevogo opyta [Methodology of field experience] / B.A. Dospehov. – M.: Agropromizdat, 1985. – 351 p. [in Russian]
8. Programma i metodika issledovanij v Geograficheskoj seti polevyh opytov po kompleksnomu primeneniyu sredstv himizacii v zemledelii [Program and methods of research in the Geographical network of field experiments on the integrated use of chemicals in agriculture] / Pod redakciej N.Z. Milashchenko. – Moskva: VIUA, 1990. – 187 р. [in Russian]
9. Metodicheskie i organizacionnye osnovy provedeniya agroehkologicheskogo monitoringa v intensivnom zemledelii [Methodical and organizational bases of carrying out agroecological monitoring in intensive agriculture] / Pod redakciej N.Z. Milashchenko, SH.I. Litvaka. – Moskva: VIUA, 1991. – 356 р. [in Russian]
10. Mihajlichenko B.P. Metodicheskoe posobie po agroehnergeticheskoj ocenke tekhnologij i sistem kormoproizvodstva [Methodical manual on agro-energy assessment of technologies and systems of forage production] / B.P. Mihajlichenko, A.A. Kutuzova, YU.K. Novoselov i dr. – Moskva: VNII kormov, 1995. – 174 р. [in Russian]