Scientific journal

Advances in current natural sciences

ISSN 1681-7494

"Перечень" ВАК

ИФ РИНЦ = 0,775

Ценной продовольственной культурой в зоне Верхневолжья является овес. Он имеет большое значение при производстве продуктов питания и в животноводстве, где используется в качестве фуража, зеленого корма, сена, особенно в смеси с однолетними бобовыми культурами (яровой викой и горохом). Смешанные посевы овса с однолетними бобовыми культурами относятся к наилучшим парозанимающим культурам.

В севообороте овес лучше размещать после пропашных (картофеля) или зерновых бобовых культур, так как он потребляет много азота. Высокие урожаи овса получают при размещении после зерновых культур, посеянных по удобренным парам [1].

В работах [1, 2] для получения урожайности овса 30–35 и 38–45 ц/га при нормальных и интенсивных технологиях рекомендуется внесение 40–70 и 60–90 кг/га азота минеральных удобрений. В этом случае предшественниками являются озимые и пропашные культуры, под которые рекомендуется внесение 80 т/га органических удобрений. При внесении под овес N30P30K30 на плакорных серых лесных почвах Ополья урожайность овса варьировала от 35,0 до 36,4, а на серых лесных почвах со вторым гумусовым горизонтом – от 38,8 до 42,7 ц/га [3]. В то же время на дерново-подзолистых почвах Верхневолжья при этой дозе удобрений урожайность овса повышалась с 17,7 до 21,0 ц/га, а при сочетании с защитой от болезней – до 24,7– 27,5 ц/га [4]. Дозы азотных удобрений 45–60 кг/га N под овёс на серых лесных почвах рекомендуются и в работе [5].

На дерново-подзолистых почвах Новозыбковской сельскохозяйственной опытной станции ВНИИ люпина [6] в 8-польном зернотравяно-пропашном севообороте изучалось влияние доз азотно-калийных удобрений (N60K60 и N90K90) на качество зерна овса, идущего после картофеля. При применении N90K90 по сравнению с контролем в зерне овса наблюдали увеличение содержания сырого белка. По содержанию нитратов в нем превышения ПДК не установлено.

На серых же лесных почвах Верхневолжья данных о влиянии доз вносимых удобрений на химический состав продукции овса, размерах выноса ей элементов питания, их использовании недостаточно для разработки оптимальных доз удобрений под эту культуру.

Цель исследования: на серых лесных почвах Ополья оценить влияние различных доз минеральных и последействия органических удобрений на урожайность и химический состав продукции овса, идущего после удобренных разными дозами навоза озимых (яровых) и пропашных культур, вынос ей основных элементов питания и коэффициенты их использования.

Материалы и методы исследования

Многолетний стационарный опыт был заложен на серых лесных почвах в 1991–1993 гг. [7]. В опыте на фоне извести изучали эффективность как видов и доз минеральных удобрений, так и доз подстилочного навоза крупного рогатого скота, и их взаимодействие. В первой ротации наблюдения вели в 8-польном севообороте со следующим чередованием культур: занятой пар (викоовсяная смесь) – озимая рожь – картофель – овес с подсевом трав – травы 1-го года пользования – травы 2-го года пользования – озимая рожь – ячмень.

Почва опытных полей – серая лесная среднесуглинистая с содержанием гумуса 2,9–4,0 %, подвижного фосфора (по Кирсанову) 130–200, обменного калия (по Масловой) 150–180 мг/кг почвы, рНКС1 5,1–5,5; НГ 3,2–3,5, сумма поглощенных оснований 19,4–22,3 мг-экв/100 г почвы. В начале 1-й ротации провели известкование по полной гидролитической кислотности. На его фоне изучали влияние различных доз подстилочного навоза (0, 40, 60 и 80 т/га), внесенного после уборки однолетних трав, а также минеральных удобрений (без удобрений, фосфорно-калийные, одинарная и двойная дозы NPK) и их сочетания на изменение агрохимических и физико-химических свойств в слое почвы 0–40 см [7].

Одинарная доза NPK под зерновые культуры, однолетние и многолетние травы была равна 40 кг/га каждого элемента питания, под картофель – 60, 60 и 80 кг/га; под травы 1-го года пользования азот вносили в дозе 40 кг/га и при двойной дозе NPK. Применяли аммиачную селитру, двойной суперфосфат (простой суперфосфат) и хлористый калий. Фосфорно-калийные удобрения вносили осенью под основную обработку почвы, азотные – весной под предпосевную культивацию под однолетние травы и яровые зерновые, в подкормку озимых и многолетних трав, под картофель – весной под вспашку.

Во 2-й ротации севооборота (2000–2008 гг.) под однолетние травы вместо N40P40K40 и N80P80K80 весной вносили только аммиачную селитру в дозах 60 и 75 кг/га азота (РК удобрения не применяли), а после распашки трав 2-го года пользования (2004–2006 гг.) высевали яровую пшеницу. Доза фосфорно-калийных удобрений под нее составила Р60К60, одинарная доза полного минерального – N60P60K60, двойная доза – N120P120K120.

В третьей и четвертой ротациях после занятого пара высевали озимую (яровую) пшеницу, исключили пропашную культуру, под зерновые культуры, идущие после трав 2-го года пользования, применяли следующие дозы удобрений: Р40К40, N40P40K40, N80P80K80. Во второй и последующих ротациях исследования вели по последействию известкования.

Во всех четырех ротациях солому зерновых культур измельчали и запахивали.

Агрохимические анализы выполняли по методикам, изложенным в работе [8]. Статистическую обработку результатов проводили с использованием программ STAT VIUA и EXCEL.

Результаты исследования и их обсуждение

В 1-й ротации 8-польного севооборота (табл. 1) при варьировании гидротермического коэффициента (ГТК) от 1,05 до 1,48, суммы осадков за период вегетации от 239 до 326 мм, суммы активных температур от 1731 до 2253 °С, средняя урожайность зерна овса в вариантах без удобрений варьировала от 25,6 до 27,1 ц/га з.е. (от 32,0 до 33,9 ц/га зерна) (табл. 2). Рост ГТК с 1,28 до 1,55 и среднегодовых осадков с 275 до 353 мм во 2-й ротации способствовали увеличению средней урожайности овса в соответствующих вариантах с 25,6–27,1 до 33,8–34,3 ц/га з.е. (до 42,2–42,9 ц/га зерна). Это совпадает с отзывчивостью этой культуры на увлажнение.

В соответствии с погодными условиями (величиной ГТК) урожайность овса в 7-польном севообороте по сравнению с 8-польным в вариантах без применения удобрений снизилась с 30,0–30,4 до 26,6 ц/га з.е. Однако в вариантах с применением полного минерального удобрения и сочетанием его с последействием органических удобрений она не уменьшилась или несколько возросла. В итоге практически во всех вариантах окупаемость 1 кг д.в. минеральных удобрений прибавкой зерна овса (кг з.е.) в 3-й и 4-й ротациях была выше, чем в 1-й и 2-й.

Таблица 2

Влияние удобрений на урожайность зерна овса (ц/га) и их окупаемость

Примечания. 1. Варианты с 3 по 17 на фоне извести. 2. Одинарная доза NPK составляла N40P40K40, двойная – N80P80K80.

Как на фоне последействия органических удобрений, так и самостоятельно вносимое полное минеральное удобрение было наиболее окупаемым при применении одинарной дозы его. На фоне органических удобрений окупаемость минеральных удобрений была заметно выше, чем одних минеральных. Так, в 1-й и 2-й ротациях 8-польного севооборота средняя окупаемость 1 кг д.в. полного минерального удобрения (N40P40K40) прибавкой урожая составила 8,1 кг зерна овса. На фоне разных доз навоза для этой дозы NPK она возросла до 9,0–11,0 кг зерна/кг д.в. В 3-й и 4-й ротациях этот параметр в вариантах с последействием навоза возрос до 12,8–13,5 кг зерна/кг д.в. при 10,0 без навоза. Окупаемость одних фосфорно-калийных удобрений и двойной дозы NPK была достоверно более низкой, чем одинарной дозы NPK.

Видно также (табл. 2), что решающее влияние на урожайность овса оказало применение азота минеральных удобрений и последействие навоза.

Из данных табл. 3 следует, что при известковании серых лесных почв Ополья в зерне овса наблюдается тенденция роста сырого белка и снижения содержания Р2О5, слабое влияние на содержание К2О и NО3. Применение РК удобрений по сравнению с фоном известкования несколько повышало в зерне овса содержание Р2О5, не изменяло содержания нитратов. Полное минеральное удобрение N40Р40К40 несколько увеличивало содержание нитратов, но уменьшало содержание Р2О5 (за 1-ю и 2-ю ротации). При двойной дозе NРК в зерне овса заметно возросло содержание сырого белка и нитратов, в 1-й и 2-й ротациях снизилось содержание К2О.

По сравнению с фоном известкования органические удобрения слабо повышали содержание сырого белка, особенно в зернотравяном севообороте, и в 3-й и 4-й ротациях – содержание Р2О5, не изменяли концентрацию К2О и нитратов. С ростом доз органических удобрений при сочетании с РК наблюдали тенденцию роста содержания сырого белка, Р2О5 (3-я и 4-я ротации), слабое возрастание нитратов с 37,6–41,6 до 49,7–50,6 мг/кг зерна. При сочетании одинарной дозы NРК с возрастающими дозами навоза установлено повышение в зерне овса сырого белка (с 10,4 до 11,7 %), нитратов – с 37,6–41,6 до 54,1–59,0 мг/кг зерна. При сочетании N80Р80К80 с последействием навоза происходили дальнейший рост в зерне сырого белка (до 12,1–12,3 %) и нитратов (с 37,6–41,6 до 64,9–109 мг/кг), содержания Р2О5 (с 0,88-1,05 до 0,91–1,12 %). Резкое повышение содержания нитратов в зерне овса произошло во 2-й ротации, которая характеризовалась более сильным увлажнением вегетационных периодов.

Из данных табл. 4 видно, что средний вынос азота с отчуждаемой продукцией (зерном овса) по ротациям севооборота варьировал от 56 до 116 кг/га, возрастал с уровнем интенсификации. При этом важно, что в вариантах применения одинарной и двойной доз полного минерального удобрения он превышал дозы внесения в почву азота (табл. 2), т.е. баланс по азоту был отрицательным.

Это подтверждается балансовыми коэффициентами использования азота (отношение хозяйственного выноса азота к дозе его применения), которые были выше единицы [9]. При совместном применении полного минерального удобрения с навозом баланс азота под овсом был положительным. При внесении только 40 т/га навоза в занятом пару в 8-польном севообороте вынос азота культурой превышал его поступление в почву.

Суммарный вынос азота зерном и соломой овса (табл. 5) в 1-й, 3-й и 4-й ротациях севооборотов варьировал от 73,3 до 181 кг/га, а во 2-й в наиболее влажные годы – от 148 до 294 кг/га. В эти годы разностные коэффициенты использования 40 и 80 кг/га азота составили соответственно 175 и 138 %. Они свидетельствовали о высоком потреблении овсом минерального азота в результате интенсивной трансформации легкогидролизуемого азота почвы после пропашной культуры. В 3-й и 4-й ротациях по сравнению с 1-й и 2-й заметно снизился разностный коэффициент использования азота одинарной дозы NРК (со 127 до 84,2 %). Для азота двойной дозы NРК это снижение было невысоким (с 93,2 до 84,5 %).

В 1-й и 2-й ротациях во 2-й год последействия навоза разностный коэффициент использования его азота при применении 60 т/га навоза был выше, чем при применении 40 и 80 т/га навоза. Он был более высоким и при сочетании доз навоза 40 и 60 т/га с минеральными удобрениями. Средний разностный коэффициент использования азота навоза (по трем дозам) закономерно возрастал с 5,8 от влияния РК до 9,2 % от влияния 2 NРК, то есть продолжало наблюдаться мобилизующее действие высоких доз минерального азота на почвенный азот. В целом же на серых лесных почвах Ополья на 3-й год действия навоза разностные коэффициенты использования его азота в зернотравяно-пропашном севообороте не превышали 11 % (сочетание двойной дозы NРК с 40 т/га навоза).

В 3-й и 4-й ротациях зернотравяного севооборота (2-й год действия навоза) максимальная величина коэффициента использования азота навоза наблюдалась при дозе его внесения 60 т/га (9,0 %). При этой дозе навоза выявлен и максимальный коэффициент использования азота навоза (7,8 %) на фоне применения четырех доз минеральных удобрений (0, РК, NРК, 2 NРК). По сравнению с применением только навоза РК удобрения несколько снижали коэффициент использования азота навоза (с 8,4 до 7,6 %), одинарная доза NРК повышала его до 9,6 % а двойная доза NРК снижала до 4,0 %. По 2-му году действия навоза коэффициенты использования азота его были ниже 11,6 %. По сравнению с 3-м годом действия навоза они были более высокими в вариантах применения одних органических удобрений и сочетания их с РК и одинарной дозы NРК. Высокая доза азота двойной дозы NРК сдерживала использование его из органических удобрений на 2-й год действия их, но повышала на 3-й год действия.

Из величин балансового коэффициента использования Р2О5 одинарной дозы NPK по ротациям севооборотов (1-я – 86 %, 2-я – 104, 3-я – 104, 4-я – 150 %) следует (табл. 6), что в 1-й, 2-й и 3-й ротациях применяемая доза 40 кг/га Р2О5 в составе полного минерального удобрения обеспечивала близкий к нулевому баланс фосфора. Лишь в 4-й ротации из-за высокого содержания Р2О5 в зерне овса, связанного с неблагоприятными погодными условиями для оптимального выполнения зерновок овса, наблюдали отрицательный баланс фосфора. С увеличением дозы Р2О5 в составе двойной дозы NPK балансовый коэффициент использования фосфора становился менее 100 %, что свидетельствовало об обогащении серой лесной почвы фосфором. Учитывая восстановительную способность серой лесной почвы Ополья около 25 кг/га Р2О5 ежегодно [7], следует считать одинарную дозу применения Р2О5 под овес в составе NPK оптимальной и в 4-й ротации севооборота.

В 8-польном зернотравяно-пропашном севообороте вынос фосфора зерном и соломой овса варьировал от 47,6 до 79,2 кг/га, увеличиваясь с повышением уровня применения удобрений (табл. 7). Разностный коэффициент использования фосфора РК-удобрений составил 9,8 %. При применении такой же дозы Р2О5 в составе NРК наблюдали резкое повышение урожайности этой культуры (табл. 2), что увеличивало вынос Р2О5 и коэффициент его использования из минеральных удобрений с 9,8 до 20,2 %. Близкую величину его получили и при применении двойной дозы Р2О5 в составе полного минерального удобрения, что обусловлено дальнейшим ростом урожайности овса, повышением выноса Р2О5 основной и побочной продукцией.

Средний коэффициент использования фосфора навоза 2-го года последействия за 1-ю и 2-ю ротации в вариантах опыта варьировал от 0 до 6,6 %. Он был максимальным при сочетании одинарной дозы NРК с последействием дозы навоза 60 т/га (6,6 %). При сочетании РК удобрений с органическими удобрениями его величина была минимальной (0–2,7 %), так как в сравнении с РК удобрениями урожайность овса от последействия навоза заметно повышалась лишь во 2-й ротации (табл. 2). Средний коэффициент использования Р2О5 одних органических удобрений составил 3,5 %, сочетания с двойной дозой NРК – 3,8 %. В целом по опыту за 1-ю и 2-ю ротации при сочетании органических удобрений с минеральными более полно использовался фосфор последействия 60 т/га навоза (4,8 %).

В 3-й и 4-й ротациях коэффициент использования Р2О5 одинарной дозы NРК достигал 39,4 % двойной дозы – 35,6 %. Использование Р2О5 одних фосфорно-калийных удобрений составляло 14,6 %. Эти данные совпадают с изменением коэффициента использования этого элемента питания по ротациям севооборотов [7].

В 3-й и 4-й ротациях коэффициент использования Р2О5 1-го года последействия органических удобрений был максимальным для одних органических удобрений (6,0 %), снижался до 5,4 % при сочетании с РК удобрениями, до 3,8 и 1,5 % при сочетании с одинарной и двойной дозами NРК. Последействие разных доз органических удобрений в сочетании с минеральными было близким (Kисп Р2О5 навоза варьировал от 4,1 до 4,4 %). Отметим, что высокий вынос Р2О5 зерном и соломой овса в 4-й ротации 7-польного севооборота связан со значительным выносом его подгоном и подседом.

Более высокий коэффициент использования Р2О5 навоза при сочетании его с одинарной и двойной дозами NРК в 8-польном севообороте, чем в 7-польном, обусловлен более высоким мобилизирующим действием на почву азота минеральных удобрений при возделывании пропашной культуры.

В вариантах применения одинарной и двойной доз полного минерального удобрения балансовый коэффициент использования К2О был меньше 100 % (табл. 8). Это свидетельствовало о том, что после зернового предшественника, солома которого измельчается и запахивается, на серых лесных почвах применение под овёс дозы К2О 40 кг/га в составе NРК является достаточным для обеспечения положительного или близкого к нулевому баланса К2О. После пропашного предшественника с высоким потреблением калия для этого необходимы исследования и по размерам разностного коэффициента использования К2О удобрений.

В 1-й и 2-й ротациях Kисп К2О в вариантах внесения фосфорно-калийных удобрений составил 18,8 %. Резко возрастающая урожайность овса при применении той же дозы калия в составе полного минерального удобрения обеспечила более высокое потребление К2О, особенно во 2-й ротации, и рост коэффициента использования за 2-ю ротацию до 104 % (табл. 9). После пропашной культуры во влажные годы высокая урожайность овса, соответствующая запасам в почве минерального азота, способствовала значительному потреблению К2О из почвы. Разностный коэффициент использования К2О одинарной дозы NPK достигал 155 %, то есть в эти годы значительную часть калия, соизмеримую с размерами ежегодной восстановительной способности (около 80 кг/га) [7], овес использовал из почвы. С учетом её, а также последействия удобрений можно считать, что эта доза калия не лимитировала урожайность этой культуры. При двойной дозе NРК увеличение дозы К2О до 80 кг/га снизило Kисп её в среднем за 1-ю и 2-ю ротации до 64,2 %.

В 3-й и 4-й ротациях после зернового предшественника коэффициенты использования К2О при применении РК и двойной дозы NРК были такими же, как и в 1-й и 2-й ротациях, но заметно снизился Kисп дозы калия в составе одинарной дозы NРК (до 63,8 %).

В 1-й и 2-й ротациях 8-польного севооборота коэффициенты использования К2О навоза 3-го года действия варьировали от 0,2 до 9,2 %. Наиболее высокими они были при сочетании органических удобрений с двойной дозой NРК, т.е. в вариантах с наиболее интенсивной трансформацией почвенного азота, наиболее низкими – в вариантах сочетания органических удобрений с РК. Близкие Kисп наблюдались при последействии одних органических удобрений и при их сочетании с одинарной дозой NРК. Более эффективно использовался калий при сочетании 60 т/га навоза с минеральными удобрениями. Коэффициенты использования К2О навоза 1-го года последействия были более высокими, чем навоза 2-го года последействия, и варьировали от 3,2 до 12,9 %. Коэффициенты использования калия одних органических удобрений, сочетания их с РК и одинарной дозой NРК были близкими (9,2–10,7 %). Сочетание двойной дозы NРК с органическими удобрениями снижало их до 6,0 %. Коэффициенты использования сочетания навоза с минеральными удобрениями снижались с 9,9 до 7,9 % с увеличением доз внесения навоза с 40 до 80 т/га.

Таблица 9

Влияние удобрений на вынос калия основной и побочной продукцией и коэффициент использования овсом по ротациям севооборотов

Примечание. В вариантах 4 и 5 представлены данные по разностным коэффициентам использования К2О минеральных удобрений, в 6–17 – разностные коэффициенты использования последействия К2О органических удобрений.

Выводы

На серых лесных почвах Ополья при возделывании овса после пропашной культуры в 8-польном и зерновой в 7-польном сево- оборотах с измельчением и запахиванием соломы зерновых культур без применения органических удобрений наиболее окупаема прибавкой урожая зерна овса доза полного минерального удобрения N40P40K40. Однако она не обеспечивает положительный баланс азота. При сочетании последействия доз навоза 40–80 т/га под предшественник (картофель, зерновую культуру) с этой дозой NРК повышается окупаемость 1 кг д.в. минеральных удобрений в 8-польном севообороте с 8,1 до 11,0, в 7-польном – с 10,0 до 13,5 кг/га зерна.

Определены балансовые и разностные коэффициенты использования азота, Р2О5 и К2О минеральных удобрений. Для дозы N40P40K40 балансовые коэффициенты использования были выше 100 % для азота во всех ротациях, для Р2О5 – в 4-й ротации, для К2О – ниже 100 % во всех ротациях. Для овса, идущего после пропашной культуры, при применении этой дозы создается дефицитный баланс по калию. Однако из-за восстановительной способности серой лесной почвы в отношении К2О эта доза не лимитирует урожайность этой культуры.

В 8-польном севообороте по пропашному предшественнику Кисп овсом азота навоза (2-й год последействия) при сочетании с N40P40K40 варьировал от 4,4 до 7,2 %, в 7-польном севообороте (1-й год последействия) – с 7,4 до 11,6 %. В обоих случаях он уменьшался с ростом доз навоза. Соответствующие Кисп Р2О5 последействия навоза не превышали 6,6 и 4,2 %, Кисп К2О – 3,1 и 11,2 %.