EFFICIENCY OF USE OF FERTILIZERS IN THE CROP ROTATION

 Тютюнов С.И.¹, Никитин В. В.², Соловиченко В. Д.³

¹Доктор сельскохозяйственных наук, ²Доктор сельскохозяйственных наук, ³Доктор сельскохозяйственных наук, ФГБНУ “Белгородский научно-исследовательский институт сельского хозяйства”

ЭФФЕКТИВНОСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ УДОБРЕНИЙ В ЗЕРНОСВЕКЛОВИЧНОМ СЕВООБОРОТЕ

Аннотация

Представлены результаты двух ротаций  стационарного опыта на черноземе типичном юго-западной части ЦЧЗ. В первой ротации максимальную продуктивность обеспечило внесение на гектар севооборотной площади N120P120K120, а во второй – N96P72K72.  Продуктивность севооборота увеличивалась с повышением уровня удобренности в пределах 48-120 кг/га NPK. Наивысшие критерии энергетической и экономической эффективности были получены в первой ротации по сочетанию N72P72K48, а во второй – по N72P48K72.

Ключевые слова: севооборот, ротация, продуктивность, рентабельность, условно-чистый доход, энергетический коэффициент.

 Tyutyunov S.I.¹, Nikitin V. V.², Solovichenko V. D.³

¹PhD in Agriculture, ²PhD in Agriculture, ³PhD in Agriculture, FGBNU "The Belgorod research institute of agriculture"

EFFICIENCY OF USE OF FERTILIZERS IN THE CROP ROTATION

Abstract

Results of two rotation of stationary experience on the chernozem typical are presented to southwest part of TsChZ. In the first rotation the maximum efficiency was provided by introduction on hectare of sevooborotny Square N120P120K120, and in the second – N96P72K72. a crop rotation I increased with increase of level of an udobrennost within 48-120 kg/hectare of NPK. The highest criteria of power and economic efficiency were received in the first rotation on N72P72K48 combination, and in the second – on N72P48K72.

Keywords: crop rotation, rotation, efficiency, profitability, conditional net income, power coefficient.

Удобрения увеличивают урожай культур севооборота и повышают его продуктивность во всех почвенно-климатических зонах [1]. Долевое участие минеральных удобрений в форми­ровании урожая для лесостепной зоны составляет 26%, а азотных от состава полного удобрения - 41%, в степной зоне Украины - 17 и 31% соответственно [2].

В опытах УкрНИИ растениеводства, селекции и генетики на чер­ноземе мощном наибольшую продуктивность семипольного зерносвек­ловичного севооборота обеспечило внесение 20 т/га навоза и N₁₈₀Р₂₇₀К₂₂₀ с минеральными удобрениями - 130,6 ц/га зерновых единиц в первой ротации и 172,6 во второй; увеличение доз навоза и минеральных удобрений было неэффективным [3]

На черноземах типичных Курской области в пятипольном зер­но-свекловичном севообороте при внесении за ротацию 20 т/га на­воза и N200Р250К150 возрастал выход продукции за ротацию на 24-30%. При такой системе удобрения баланс азота и гумуса а также калия пыл отрицательным, но урожаи от ротации к ротации не снижа­лись, а увеличивались, что авторы объясняют повышением культуры земледелия и мобилизацией питательных веществ почвы [4].

На черноземе обыкновенном вносили 30 т/га навоза и в среднем за севооборот М84Р84К42 с минеральными удобрениями. Продуктив­ность севооборота составила на удобренном варианте 172,4 ц/га, на контроле - 92,4. В засушливые годы усиливается действие фосфорно-калийных удобрений,  во влажные  -  азотных  [5].

На малогумусном черноземе Ставрополья в шестипольном севоо­бороте со средней обеспеченностью подвижным азотом, низкой - фосфором и повышенной - калием вносили минеральные удобрения в дозах 30-180 кг/га д.в. каждого элемента. Для данных почв в пер­вом минимуме был фосфор. Максимальная продуктивность севооборота была при внесении (NРК)₁₂₀ на гектар севооборотной площади 209,8 ц/га кормовых единице [6].

На черноземе оподзоленном Хмельницкой области в десятипольном зерно-свекловичном севообороте при внесении 60 т навоза и N500Р440К520 за ротацию севооборота сбор валовой продукций по сравнению с контролем увеличился на 401 и составил 84,0 ц/га кормовых единиц с гектара в год. При этом баланс азота и калия был дефицитный, а фосфора – положительный [7].

На черноземе обыкновенном Степи Украины в девятипольном се­вообороте первостепенное значение для повышения продуктивности имели азот и фосфор. Долевое участие азота в формировании урожая - 41%, фосфора - 57%,калия - 2%.Суммарная прибавка от внесения навоза и минеральных удобрений составила 46,5 ц/га кормовых еди­ниц [8].

На мощных малогумусных черноземах центральной Лесостепи Ук­раины с высоким содержанием фосфора и низким - калия максималь­ная продуктивность севооборота была при внесении 6 т/га навоза и 90-120 кг/га NРК. При дальнейшем увеличении степени удобренности урожай не изменялся, увеличивалось содержание белка в зерне ози­мой пшеницы, клейковины, но снизилась сахаристость сахарной свек­лы [9].

На черноземе выщелоченном Мордовской опытной станции от вне­сения в среднем за год N₄₅Р₅₆К₃₉ на фоне навоза прибавка урожая в первой ротации составила около 6 ц/га, во второй - 8-9 кормовых единиц с гектара. Установлена преимущественная роль азота. Для второй ротации характерно, что парные и тройные комбинации одинаково влияют на урожай [10]

На черноземе выщелоченном Молдавии в севообороте, где зерно­вые культуры занимают 40%, технические - 40%,кормовые - 20%, в богарных условиях лучшими вариантами для кукурузы были (NPK)_60-120, для сахарной свеклы - N₁₈₀P₆₀K₆₀, для ози­мой пшеницы - N₁₂₀Р₆₀К₆₀ [11].

Исследования были проведены в стационарном полевом опыте, заложенном на черноземе типичном со следующей агрохимической характеристикой: содержание гумуса (по Тюрину) – 6,03%, рН (КСl) – 6,1, Нг (по Каппену) – 1,67 мг-экв/100 г почвы, Nг (по Корнфильду) – 145 мг/кг, Р₂О₅ (по Чирикову) – 54 мг/кг, К₂О (по Чирикову) – 116 мг/кг.

Севооборот – типичный для зоны, пятипольный со следующим чередованием культур: горох, озимая пшеница, сахарная свекла, ячмень, кукуруза на силос; сорта и гибриды – районированные для ЦЧЗ. Минеральные удобрения вносили под озимую пшеницу, сахарную свеклу и кукурузу, навоз в количестве 40 т/га применяли один раз в ротацию под сахарную свеклу с осени, как и минеральные удобрения, под плуг (под пшеницу удобрения вносили под предпосевную культивацию.

Схема опыта включала в себя два блока: безнавозный и с применением органических удобрений. Каждый блок логически разделяется на две части: первая включает возрастающий уровень минеральных удобрений при неизменном соотношении N:P:K, вторая – изменение их сочетаний. Уровень удобренности позволяет максимизировать продуктивность культур. Удобрения были внесены под предшествующие культуры – сахарную свеклу и кукурузу, и поэтому ячмень и горох использовали их последействие.

Окончательное суждение об эффективности систем удобрения можно составить по изменению продуктивности севооборота. Прорабо­танная нами литература по этому вопросу обширна, многопланова и порою противоречива. То, что удобрения повышают продуктивность земли - тривиальная истина. Но вот их количество, оптимальное со­четание питательных элементов, взаимосвязь этих параметров с ти­пом севооборота, почвенным генотипом, уровнем эффективного плодо­родия, отражающим в своем большинстве антропогенное воздействие на почву – то есть руководство к конструированию системы удобре­ния в конкретных почвенно-климатических условиях – остается нерешенной проблемой.

Так, максимальная продуктивность севооборота зернопропашно­го типа имела место при внесении на гектар севооборотной площади на малогумусном черноземе Ставрополья 120 кг/га N, P , K; нa мощном малогумусном черноземе Лесостепи Украины - 90-120 кг/га, на чер­ноземе типичном Курской области - N₄₀P₅₀K₃₀,  нa черноземе обыкно­венном Одесской области - N₂₆P₄₀K₃₀, нa черноземе оподзоленном Хмельницкой области – N₅₀Р₄₄К₅₂ [2, 4, 7, 9].

В наших исследованиях продуктивность севооборота в первой ротации и на безнавозном фоне - во второй возрастает с увеличе­нием доз минеральных удобрений до уровня 2,5 до­зы NPK (табл. 1). Во второй ротации рост продуктивности на фоне навоза прекращается на уровне 72 кг/га азота, фосфора и калия. При этом внесение навоза в дозе 8 тонн на гектар севооборотной пло­щади обеспечило увеличение общей продуктивности севооборота в первой ротации на 0,51 т/га зерновых единиц, во второй - на 0,54.

Таблица 1 - Влияние удобрений на продуктивность зерносвекловичного севооборота, т/га з.е.

* На контроле – абсолютные значения, на остальных вариантах – прибавка фосфорного питания, а калийные удобрения достаточно вносить в минимальных, единичных дозах. Реакция растений на увели­чение доз азота на безнавозном фоне более заметна, чем на фоне навоза, и в последнем случае прирост урожая обусловлен главным образом побочной продукцией. Эффективность двойных доз фосфора выше, чем единичных и полуторных.

Во второй ротации прибавки урожая основной продукции в вари­антах с неизменным соотношением элементов питания в принципе не отличаются по абсолютной величине от прибавок в первой ротации, а побочной продукции получено несколько меньше. В целом дополни­тельные урожаи побочной и основной продукции в первой ротации примерно такие же, как и во второй, однако валовый сбор урожаев с единицы площади во втором случае выше.

Преимущество двойных доз азота над единичными во второй ро­тации на безнавозном фоне получено, главным образом, за счет не­товарной части урожая, а на фоне навоза - только за счет нее. Од­нозначно выявляется необходимость не повышать дозы фосфора свыше единичной, так как полуторные дозы не увеличивают урожай, а двой­ные снижают.

В противоположность первой ротации во второй растения начи­нают отзываться на повышенный калийный фон. При этом на безнавоз­ном блоке общая продуктивность при внесений К₄₈ даже несколько выше, чем от К₇₂, однако урожай основной продукции в последнем случае выше. В блоке с навозом с увеличением дозы калия с 48 до 72 кг/га повышается урожай и основной, и общей продукции.

Казалось бы все логично, баланс по калию на безнавозном фоне отрицательный. В то же время, как показали наши исследования, что и в вариантах с отрицательным хозяйственным балансом калия количество его обмен­ной формы в почве и степень подвижности в слабых солевых растворах не снижается во времени, а имеет тенденцию к увеличению. Это еще раз свидетельствует об условности химических методов и их адекватности реалиям.

Энергия, накапливаемая сельскохозяйственными растениями, обра­зуется в процессе фотосинтеза, на активность которого оказывает существенное влияние энергия, вкладываемая трудом человека в виде сельскохозяйственной техники, удобрений, средств защиты и других ресурсов.

В настоящее время оценивать эффективность промышленных и местных удобрений в длительных стационарных опытах в рублевом эквиваленте весьма проблематично по следующим соображени­ям.

Во-первых, из-за нестабильности цен на энергоносители (а они генерируют и определяют стоимость конечного продукта в любом производстве), и невозможности объективного прогноза даже на бли­жайшую перспективу судить о целесообразности применения удобре­ний в севооборотах, принимая за основу ценовые показатели, весьма рискованно и порою бессмысленно.

Во-вторых (и это, вероятно, глав­ное) существующий диспаритет цен на продукцию сельского хозяйс­тва и те же энергоносители, по большому счету, входит в противоре­чие с законом сохранения энергии, является причиной искаженных взаимосвязей в современной сфере сельскохозяйственного производс­тва. Поэтому наиболее объективно проводить биоэнергетическую оценку факторов антропогенного происхождения в земледелии. Биоэ­нергетическая оценка подразумевает определение соотношения количества энергии, аккумулированной в урожае сельскохозяйственных культур в процессе фотосинтеза, и энергии совокупных затрат, вкла­дываемых в производство продукции растениеводства. Актуальность подобной оценки вытекает также из требований современного произ­водства экономить энергию на единицу получаемой продукции. При биоэнергетической оценке различных доз и соотношений удобрений мы руководствовались методическими пособиями, разработанными кол­лективом ученых и специалистов ВАСХНИЛ, ЦИНАО, ВИУА и других научных учреждений [12].

Содержание аккумулированной энергии в сахарной свекле увели­чивается с ростом доз минеральных удобрений в первой ротации до уровня двойных (табл.2). С увеличением доз азота от полуторной до двойной на безнавозном фоне имеется ощутимый прирост энергии, а на фоне навоза получены цифры одного порядка от 240 и 180 кг (табл. 2). С увеличением доз фосфора со 120 до 180 кг/га на безнавозном фоне накопленная энергия возрастает на 7 Мдж/га, а на фоне навоза - на 3. Дальнейшее увеличение доз фосфорных удобрений на обоих фонах малоэффективно. Увеличение доз калия свыше 120 кг/га способствует незначительному накоплению энергии.

Энергетическая эффективность при увеличении уровня удобренности уменьшается независимо от соотношений NPK в удобрении и если исключить единичную дозу, где невелика прибавка урожая, мак­симальную отдачу в условных единицах мы имеем при внесении под свеклу в первой ротации по 180 кг азота и фосфора и 120 кг ка­лия (табл.3). Если же принять во внимание и общий прирост энергии, то на безнавозном фоне  следует  отдать  предпочтение  варианту N₂₄₀P₁₈₀K₁₈₀.

Содержание энергии, накопленной урожаем кукурузы, на безнавоз­ном фоне увеличивается до уровня двойных доз, затем этот показа­тель снижается, а на фоне навоза прирост энергии имеет место и по максимальной дозе удобрений. При анализе соотношений питательных веществ можно отметить следующее: проявляется высокая эффектив­ность повышенного уровня азотного питания, фосфора и калия доста­точно вносить в единичных дозах.

Биоэнергетический коэффициент полезного действия (КПД) на фоне навоза ниже, чем на безнавозном фоне, так как относительный прирост урожая от минеральных удобре­ний на фоне навоза меньше. Максимальная окупаемость энергозат­рат, израсходованных на удобрения, отмечена при более широком со­отношении N:P и N:K.

Наиболее заметный прирост энергии, накопленной урожаем озимой пшеницы, имеет место при переходе от единичной дозы к полутор­ной, дальнейшие изменения несущественны. Накоплению энергии урожа­ем зерна способствуют повышенные дозы азота, в особенности на безнавозном фоне, и фосфора; увеличение дозы калия свыше 60 кг не повышает энергонасыщенность посевов.

Таблица 2 - Биоэнергетическая эффективность минеральных удобрений в зерносвекловичном севообороте в первой ротации

* Абсолютные показатели, на остальных вариантах – отклонения

 

Таблица 3 - Биоэнергетическая эффективность минеральных удобрений в зерносвекловичном севообороте во второй ротации

* Абсолютные показатели, на остальных вариантах – отклонения

Биоэнергетический КПД в опыте с озимой пшеницей в 1,5-2 раза ни­же, чем в случае со свеклой и кукурузой. Однако его поведение в от­ношении степени удобренности схоже: чем выше доза, тем ниже энер­гоотдача. В первой ротации по уровню КПД предпочтение следует от­дать вариантам с повышенными дозами фосфора.

Результативность удобрений в севообороте подсчитана с прив­лечением всех пяти культур. Средняя энергонасыщенность севообо­ротной продукции в первой ротации, как и отдельных культур, замет­но увеличивается до уровня двойных доз минеральных удобрений. Лучшие результаты получены от двойных доз азота и фосфора и единичных - калия. В этих вариантах при относительно большом сборе энергии с единицы площади мы имеем наиболее высокие КПД. На фоне навоза энергия, накопленная дополнительным урожаем, полученным за счет минеральных удобрений, ниже, чем на безнавозном фоне, но зако­номерности, полученные в безнавозном блоке, сохраняются и в этом случае.

Общая энергонасыщенность посевов в стационарном опыте во второй ротации увеличилась, несколько возросла и энергия, накоп­ленная на делянках, получивших минеральные удобрения. При неизменном соотношении питательных веществ в удобрени­ях на безнавозном фоне увеличивается накопленная энергия до уровня внесения 2-2,5 доз, а на фоне навоза - до 1,5-ной дозы.

Увеличение дозы азота с 72 до 96 кг на гектар севооборотной площади повышает количество энергии в урожае на безнавозном фоне и не изменяет ее на фоне 8 т/га навоза. Изменение доз фосфора с 48 до 96 кг/га не увеличивает энергию в урожае культур севообо­рота, и поэтому оптимальной следует считать единичную дозу.

Во второй ротации изменяется реакция культур на калийный режим. Если в первой ротации по энергетическим параметрам полу­торные дозы калия проигрывали единичным, то во второй с повышени­ем уровня калийного питания возрастает содержание энергии в то­варной части урожая и, что очень существенно возрастает коэффициент полезно­го действия энергии, затраченной на производство и применение ми­неральных удобрений.

Представляет определенный интерес изменение сочетаний NPK  в тройном удобрении. В первой ротации целесообразно внесение двойных доз азота и единичных фосфора и калия, а во    второй при сохранении доминанты азота, повышение доз фосфора и калия приводит к депрессии.

Проведение полевых исследований двух ротаций пятипольного севооборота дает нам основания сделать следующие выводы:

- удобрения являются важным ресурсом увеличения продуктивности агроценоза в зоне недостаточного увлажнения юго-западной части Центрально-Черноземного региона;

- в наибольшей степени за продуктивность культур ответственна азотная составляющая, затем фосфорная и на последнем месте находится калий;

- при оценке эффективности системы удобрения с биоэнергетических позиций все сочетания и дозы питательных веществ обеспечили положительный результат;

- с точки зрения экономической целесообразности наиболее предпочтительными оказались в первой ротации вариант N72P72K48, а во второй -  N72P48K72.

Литература

1. Минеев В.Г. Влияние степени насыщения севооборотв органическими и минеральными удобрениями на плодородие и продуктивность севообортов//Науч. Тр. ВАСХНИЛ. – М., 1980. – C. 40.
2. Державин Л.М. Эффективность азотных удобрений в СССР//Химия в сельском хозяйстве. – 1987. – N 1. – C. 35-36.
3. Буденный Ю.В. Влияние различных удобрений на урожай зерновых культур в зерносвекловичном севообороте//Пути повышения урожая зерновых культур в восточной Лесостепи. – Харьков, 1985. – C. 645-675.
4. Музычкин Е.Т. Круговорот питательных веществ в условиях интенсивной химизации на мощных черноземах Курской области//Регулирование плодородия почв круговорота и баланса питательных веществ в земледелии СССР. – Пущино. – C. 76-80.
5. Московских В.Т. Влияние систематического применения удобрений на урожай культур и продуктивность зерно-пропашного севооборота//Химизация интенсивного земледелия. – M., 1987. – C. 23-27.
6. Черкасова А. Влияние систематического внесения удобрений на продуктиувность севооборота//Основные пути повышения плодородия почв Ставрополья. – Ставрополь, 1982. – C. 13-17.
7. Иванова В. Действие удобрений на продуктивность культур зерно-свекловичного севооборота и агрохимические свойства почвы. – Канд. дисс. Индекс А, 1980. – 194 c.
8. Лютый Н. Эффективность удобрений при систематическом их применении в севообороте//Рациональное использование удобрений в степи УССР. - Днепропетровск , 1977. – C. 10-20.
9. Якименко В.Н., Теселько В.Л., Кожуховский Н.Н. и др. Продуктивность культур зерносвекловичных севооборотов при разных нормах удобрений в центральной Лесостепи УССР//Агрохимия. – 1984 . – N 6. – C.22-30.
10. Костров К., Малова А. Система удобрения и продуктивность зернопропашного севооборота// Химизация земледелия Волго-Вятского района. – Киров, 1978. – C. 26-30.
11. Туртуряну Н.А. Система применения удобрений в интенсивном севообороте на выщелоченных черноземах//Система удобрения в интенсивном земледелии. – Кишинев, 1979. – C. 3-16.
12. Инструкция и нормативы по определению экономической и энергетической эффективности применения удобрений. – М., 1987. – 45 c.

References

1. Mineev V. G. Effect of degree of saturation sevooborota organic and mineral fertilizers on fertility and productivity of sevooborota//Nauch. Tr. The agricultural Sciences. – M., 1980. – C. 40.
2. Derzhavin L. M. Efficiency of nitrogen у3добрений in the USSR//Chemistry in agriculture. – 1987. – N 1. – C. 35-36.
3. Budyonny Y. V. the Influence of different fertilizers on yield of cereals in grain-beet crop rotation//the Way повыше6нифя harvest servich of Kultur in the Eastern Forest. – Kharkov, 1985. – C. 645-75.
4. Musicskin E. T. nutrient вещ5ств in conditions of intensive application of chemicals on powerful Chernozem Kursk region//Regulation of fertility cycle and balance of nutrients in agriculture of the USSR. – Pushchino. – C. 76-80.
5. Moscow V. T. Effect of systematic application of fertilizers on the yield of crops and productivity of grain-row crop rotation/use of Chemicals in intensive farming. – M., 1987. – C. 23-27.
6. Cherkasova A. Influence of systematic application of fertilizers on the crop rotation produktivnosti//the Main ways of increase of fertility of soils of Stavropol. – Stavropol, 1982. – C. 13-17.
7. Ivanova V. Effect of fertilizers on productivity of crops Srna-sugar beet crop rotation and agrochemical properties of the soil. – Candidate. Diss. Index A, 1980. – 194 c,
8. Lyuta N. The effectiveness of the systematic fertilizer application in crop rotation//Rational use of fertilizers in the steppe of the Ukrainian SSR. - Kiev , 1977. – C. 10-20.
9. Yakimenko V. N., Tesela L. V., Kozhukhovsky N. N. etc. ку4льтур the Productivity of grain-beet crop rotations under different norms of fertilizers in the Central Forest-steppe of Ukraine//Agrochemistry. – 1984 . – N 6. – C. 22-30.
10. Fires K., Malov A. fertilizer System and crop rotation productivity serebrovskogo// Chemicalization of agriculture of the Volga-Vyatka region. – Kirov, 1978. – C. 26-30.
11. Turtureanu N. And. The system of application of fertilizers in intensive crop rotation on leached Chernozem//System of fertilizers in intensive agriculture. – Chisinau, 1979. – C. 3-16.
12. Manual and guidelines on determining cost and energy efficiency of fertilizer application. – M., 1987. – 45