Биологические приемы формирования продуктивности полевых культур на черноземных почвах

Категория: Агрономия, лесное и водное хозяйство.

Реферат. Применения удобрений – важнейшее звено современных технологий возделывания полевых культур, основа повышения урожайности и сохранения плодородия почв. Однако высокая стоимость минеральных и недостаток органических удобрений сдерживают их широкое использование в современном растениеводстве России. Анализ научных данных показывает, что в настоящее время необходимо комплексное применение удобрений и недорогостоящих биологических приемов, таких как сидерация, запашка соломы, использование биопрепаратов. С целью изучения данной проблемы в 2007–2015 гг. на черноземах Среднего Поволжья в соответствии с общепринятыми методиками проводились полевые исследования по оценке эффективности различных систем удобрения сельскохозяйственных культур. В результате исследований разработаны инновационные приемы биологизации, которые позволяют сохранять плодородие почв, повышать урожайность, улучшить качество и экологическую безопасность продукции, увеличивать экономические показатели растениеводства. При выращивании гречихи на выщелоченном черноземе по традиционной обработке почвы наивысшая урожайность получена от применения органоминеральной системы удобрения (N30Р30 + обработка измельченной соломы предшественника перед запашкой биопрепаратом АКРАМ + запашка соломы + пожнивный посев сидерата + предпосевная обработка семян гречихи биопрепаратом мизорин) – 2,49 т/га, или на 37,6% выше контроля. При внедрении мелиоративной обработки почвы на южном черноземе наивысшая урожайность зерна гречихи получена на варианте совместного применения минеральных удобрений в дозе N30Р45 и биопрепарата мизорин для предпосевной обработки семян – 2,02 т/га, или на 24,3% выше контроля. При выращивании картофеля на выщелоченном черноземе наилучшие результаты получены на фоне применения комплекса биологизированных приемов (посев сидерата после уборки предшественника, которым была озимая рожь + обработка измельченной сидеральной массы лигногуматом и ее запашка + обработка клубней картофеля биопрепаратом мивал при посадке), на среднеспелом сорте Невский получены высокая урожайность товарной продукции – 26,83 т/га и наивысший уровень рентабельности – 172%.

Ключевые слова: биологизация земледелия, чернозем, минеральные удобрения, сидераты, солома, биопрепараты, гречиха, картофель, урожайность, Среднее Поволжье.

Важнейшим направлением развития современного растениеводства ученые считают широкое внедрение биологического земледелия [1, 6, 16]. Наука и практика показывают, что заметного повышения продуктивности сельскохозяйственных растений невозможно добиться без применения минеральных удобрений. Они необходимы и в системе биологического земледелия, но их экологически безопасное применение возможно только при рациональном сочетании с биологическими средствами [11, 12].

В биологическом земледелии комплексное применение различных видов удобрений способствует одновременному повышению продуктивности сельскохозяйственных культур и сохранению плодородия почв [9, 10]. Установлено, что биологический азот более эффективен для растений. Однако допосевное внесение минерального азота вызывает усиленный рост растений, интенсивное цветение, что часто нарушает процесс формирования урожая. С учетом отмеченных особенностей оптимальное удобрение сельскохозяйственных растений, особенно азотом, должно обеспечиваться ограниченно-дифференцированным поэтапным поступлением питательных веществ [14, 15]. По мнению ряда авторов, этого можно достигнуть при расширении использования биологических приемов, таких как применение сидерации, запашка соломы, использовании биопрепаратов [4, 5, 7, 8, 13, 17].

В связи с этим комплексные исследования применения различных приемов биологизации земледелия с целью оценки их влияния на почвенное плодородие и продуктивность сельскохозяйственных культур в Среднем Поволжье имеют научную актуальность и практическую значимость.

Программа и методика исследований

Цель исследований заключалась в совершенствовании биологических приемов возделывания полевых культур в условиях Среднего Поволжья.

Исследования проводились в 2007–2015 гг. на опытных участках научных учреждений и передовых хозяйств Саратовской области.

Климат района проведения исследований – умеренно континентальный. Почвы зоны – черноземные, среднесуглинистые.

Были проведены полевые многофакторные опыты с различными сельскохозяйственными культурами, включающие варианты как отдельного, так и совместного использования минеральных и органических удобрений, соломы, сидератов, биопрепаратов и других биологических средств.

Повторность опытов – четырехкратная. Размещение вариантов – рендомизированное. Площадь делянки – 100 м2. Все наблюдения и учеты проводили в соответствии с рекомендуемыми методиками [2, 3].

Результаты исследований

В 2007–2011 гг. на выщелоченном черноземе КФХ «Долгов А. В.» Базарно-Карабулакского района Са­ратовской области был проведен полевой опыт, направленный на совершенствование биологических приемов возделывания гречихи, схема которого включала следующие варианты:

1) N30Р30 (контроль);

2) N30Р30 + запашка измельченной соломы предшественника + обработка семян гречихи биопрепаратом мизорин;

3) N30Р30 + пожнивный посев сидерата + обработка семян гречихи биопрепаратом мизорин;

4) N30Р30 + запашка измельченной соломы предшественника + по­жнивный посев сидерата;

5) N30Р30 + запашка измельченной соломы предшественника + по­жнивный посев сидерата + обработка семян гречихи биопрепаратом ми­зорин;

6) N30Р30 + обработка измельченной соломы предшественника препаратом АКРАМ + запашка соломы + пожнивный посев сидерата + обработка семян гречихи биопрепаратом мизорин;

7) обработка измельченной соломы предшественника препаратом АКРАМ + запашка соломы + пожнивный посев сидерата + обработка семян гречихи биопрепаратом мизорин.

Агротехника гречихи – традиционная. Предшественник – озимая пшеница. В соответствии со схемой опыта выполнялись следующие операции: минеральные удобрения вносили под вспашку (фосфор) и предпосевную культивацию (азот); измельченную солому озимой пшеницы запахивали в почву на глубину 16–18 см; перед запашкой проводили обработку соломы препаратом АКРАМ – 0,6 л препарата и 200 л воды на 1 га; посев сидератов осуществляли пожнивно после уборки озимой пшеницы, обработки почвы и выпадения осадков. В фазу начала цветения сидераты скашивали, измельчали и заделывали в почву дисковой бороной на глубину 10–12 см. Обработка семян гречихи биопрепаратами проводилась в день посева: 300 г препарата + 0,5 л воды на 50 кг семян.

По результатам исследований содержание нитратов в слое почвы 0–30 см было наименьшим при минеральной системе удобрения гречихи (1-й вариант) – при внесении минеральных удобрений в дозе N30Р30. Наибольшее содержание нитратов в почве в течение всей вегетации гречихи отмечено при органоминеральной (5-й и 6-й варианты) и биоорганической (7-й вариант) системах удобрения, где применялись прие­мы биологизации. В наиболее ответственную для формирования урожая фазу плодообразования содержание нитратного азота на этих вариантах составляло 16,3–17,8 мг/кг, или на 55–70% выше минеральной системы удобрения (1-й вариант). Содержание доступного фосфора в пахотном горизонте чернозема выщелоченного при органоминеральной (5-й и 6-й варианты) и биоорганической (7-й вариант) системах удобрения было наибольшим. В фазу плодообразования содержание доступного фосфора на этих вариантах составляло 108,3–115,8 мг/кг,
или на 69–81% выше 1-го варианта соответственно. В целом при органоминеральной и биоорганической системах удобрения растения гречихи были в наилучшей степени обеспечены азотно-фосфорным питанием в течение всей вегетации.

При органоминеральной (5-й 
и 6-й варианты) и биоорганической (7-й вариант) системах удобрения гречихи отмечены наивысшие показатели биологической активности почвы, что подтверждается максимальным разложением льняного полотна. Наивысшая инвертазная активность почвы отмечена в фазу созревания гречихи при органоминеральной (5-й и 6-й варианты) и биоорганической (7-й вариант) системах удобрения: соответственно 58,1; 60,7 и 59,4 мг против 30,4 мг глюкозы/1 г почвы за 4 часа на 1-м варианте. Различий в активности протеазы и уреазы по системам удобрений не отмечено.

Содержание подвижного гумуса в почве было больше на 13–37% при запашке соломы и сидератов на 2–7-м
вариантах, чем на 1-м варианте, где применялась минеральная система удобрения и не запахивалась органика. Наиболее эффективным приемом было использование органоминеральной (6-й вариант) и биоорганической (7-й вариант) систем удобрения гречихи: содержание подвижного гумуса было соответственно на 35 и 37% выше, чем на 1-м варианте, где применялись только минеральные удобрения.

Улучшение биологических и агрохимических свойств почвы способствовало лучшему росту и развитию растений. По данным проведенного опыта наилучшее развитие корней наблюдалось на 6-х и 7-х вариантах (наибольшая масса корней у десяти растений и наименьшая нагрузка надземной массы на 1 г корневой системы): соответственно масса корней у десяти растений составляла 5,59 и 5,50 г, а нагрузка на 1 г корней по сравнению с контролем снизилась с 11,45 до 11,15 и 11,11 г.

Достаточно развитая корневая система растений гречихи способствовала лучшей обеспеченности растений питательными элементами и их лучшему развитию. Наибольшее накопление надземной биомассы отмечалось также на 6-х и 7-х вариантах: наибольшая сырая и сухая надземная масса посевов гречихи – соответственно 24,50 и 22,45 т/га (на 54,6 и 41,6% выше контроля); 9,96 и 9,15 т/га (на 51,6 и 39,3% выше контроля).

Наилучшие фотосинтетические показатели были у растений 6-го и 7-го вариантов опыта: наибольшая площадь листьев посевов гречихи – соответственно 28,7 и 25,6 тыс. м2/га (на 40,7 и 25,5% больше, чем на контроле); самый большой фотосинтетический потенциал посевов – соответственно 1722 и 1536 тыс. м2 сутки/га (на 40,7 и 25,5% выше контроля) и максимальные показатели чистой продуктивности фотосинтеза – соответственно 5,79 и 5,96 г/м2 сутки (на 8,4 и 11,6% выше, чем на контроле).

Максимальные достоверные показатели прибавки урожайности зерна гречихи в нашем опыте получены при органоминеральной системе удобрения гречихи на 6-м варианте: 0,68 т/га, или 37,6% (табл. 1). Высокие прибавки урожайности получены также при органоминеральной системе на 5-м варианте и биоорганической системе удобрения на 7-м варианте: соответственно 0,49 и 0,47 т/га, или 27,1 и 26%.

Таблица 1 – Влияние различных систем удобрения на урожайность гречихи на выщелоченном черноземе Среднего Поволжья (2007–2011 гг.)

Применение органоминеральной системы удобрения обеспечило получение наилучших физических показателей зерна гречихи: наибольшей натурной массы – 535 г/л; крупности – 84,1%; выравненности – 69,1%; выхода крупы – 72,8%. В то же время биоорганическая система удобрения обеспечила наибольшее содержание белка в зерне – 12,1%.

В 2013–2015 гг. на южном черноземе КФХ «Шишкин А. А.» Татищевского района Саратовской области проведен двухфакторный полевой опыт, направленный на оценку эффективности совместного применения минеральных удобрений и биопрепаратов при возделывании гречихи.

Схема опыта включала следующие варианты:

1. По фактору А. Влияние способа основной обработки почвы на продуктивность гречихи:

1) посев по традиционной обработке почвы (вспашке);

2) посев по мелиоративной обработке почвы.

2. По фактору В. Оценка эффективности совместного применения минеральных удобрений и биопрепарата мизорин при возделывании гречихи:

1) без удобрений (контроль);

2) N45Р45;

3) мизорин – обработка семян перед посевом;

4) N45Р45 + мизорин;

5) N30Р45 + мизорин;

6) N15Р45 + мизорин.

Минеральные удобрения вносили под обработку почвы. Обработка семян гречихи биопрепаратом мизорин проводилась в день посева в закрытом помещении: 300 г препарата + 0,5 л воды на 50 кг семян.

Во время опыта выполнялись все агротехнические приемы, рекомендуе­мые зональной технологией возделывания гречихи. Предшественником являлась озимая пшеница. Ее солома при уборке измельчалась комбайном и разбрасывалась по полю. Затем на 1-м варианте выполнялась традиционная обработка почвы, включаю­щая лущение стерни и отвальную вспашку плугом ­ПЛН-5-35 на глубину ­23–25 см. На 2-м варианте выполнялась мелиоративная обработка почвы, включающая лущение стерни и комбинированную обработку плугом ПБС-4-40, применение которого за счет наличия двух видов орудий позволяет послойно выполнять отвальную вспашку на глубину 13–15 см и глубокое рыхление до 23–25 см. Предпосевная обработка на обоих вариантах состояла из покровного боронования и двух-трех культиваций в зависимости от нарастания весенних температур и засоренности. Посев проводился сеялкой СЗ-5,4 нормой высева 3,0 млн всх. семян на 1 га.

Вследствие большего количества влаги и элементов питания, лучшего роста и развития растений все показатели структуры урожая при выращивании гречихи на фоне мелиоративной обработки и применения биопрепарата мизорин были на 15–25% выше, чем при отвальной вспашке и применении минеральных удобрений: количество ветвей первого порядка, плодоносящих соцветий, выполненных семян, масса семян с одного растения.

Наивысшая урожайность зерна гречихи получена на варианте совместного применения минеральных удобрений в дозе N30Р45 и биопрепарата мизорин на фоне мелиоративной обработки – 2,02 т/га (табл. 2).

Немного выше была урожайность зерна на варианте совместного применения минеральных удобрений в дозе N45Р45 и биопрепарата мизорин на фоне мелиоративной обработки, но прибавка в 0,03 т/га статистически не достоверна и экономически не оправдывает себя.

В 2012–2014 гг. на выщелоченном черноземе КФХ «Моисеев А. В.» Базарно-Карабулакского района Са­ратовской области проведен двухфакторный полевой опыт, направленный на сравнительную оценку эффективности применения различных систем выращивания картофеля.

Схема опыта включала следу­ющие варианты:

1. По фактору А. Сорта картофеля:

1) Жуковский ранний (раннеспелый сорт);

2) Невский (среднеспелый сорт).

2. По фактору В. Оценка эффективности применения различных систем выращивания картофеля:

1) без удобрений (контроль);

2) минеральная система (N90Р90К120);

3) органическая система (30 т/га навоза);

4) биологизированная система (сидерат + лигногумат + мивал).

При проведении полевого опы­та применялась зональная технология возделывания картофеля. Предшественник – озимая рожь. Ми­неральные и органические удобрения вносили под вспашку. На 4-м варианте после уборки озимой ржи проводилось дискование почвы на 8–10 см и выполнялся пожнивный посев горчицы в качестве сидерата. В фазу начала цветения сидераты скашивали с измельчением, обрабатывали активатором разложения органической массы Лигногумат и запахивали в почву плугом ПБС-4-40 на глубину 13–15 см. Обработка клубней биопрепаратом мивал проводилась в день посадки.

При выращивании картофеля на выщелоченном черноземе наилучшие результаты получены при применении комплекса биологизированных приемов на среднеспелом сорте Невский: получена практически самая высокая урожайность товарной продукции – 26,83 т/га и наивысший уровень рентабельности – 172% (табл. 3). По сравнению с минеральной и органической системами значительно выше была товарность продукции и самый низкий показатель зараженности клубней фитофторой.

Таблица 3 – Урожайность сортов картофеля при применении различных систем выращивания

Заключение

В результате многолетних полевых исследований, проведенных на черноземных почвах Среднего Поволжья, разработаны конкретные приемы биологизации возделывания сельскохозяйственных культур, которые позволяют сохранять плодородие почв, повышать урожайность, улучшать качество и экологическую безопасность продукции, увеличивать экономические показатели растениеводства.

ЛИТЕРАТУРА

1. Агробиологические основы выращивания сельскохозяйственных культур / под ред. М. Н. Худенко [и др.]. – Саратов : Изд-во СГАУ им. Н. И. Вавилова, 2003. – 260 с.
2. Доспехов Б. А. Методика полевого опыта. – М. : Агропромиздат, 1985. – 351 с.
3. Основа научных исследований в растениеводстве и селекции / А. Ф. Дружкин [и др.]. – Саратов, 2013. – 264 с.
4. Анспок П. И. Солома – ценное органическое удобрение // Земледелие. – 1988. – № 2. – С. ­48–49.
5. Возняковская Ю. М. Сидераты, как фактор биологизации земледелия // Земледелие. – 1999. – № 1. – С. 44.
6. Дедов А. В. Биологизация земледелия – основа сохранения плодородия черноземов // Земледелие. – 2002. – № 2. – С. 10.
7. Завалин А. А. Действие удобрений и биопрепаратов на продуктивность сортов ячменя // Агрохимия. – 2003. – № 1. – С. 30–37.
8. Колсанов Г. В., Куликова А. Х., Корнеев Е. А., Хвостов Н. В. использование соломы для удобрения гороха на типичном черноземе лесостепи Поволжья // Агрохимия. – 2002. – № 11. – С. 43–49.
9. Концепция развития агропромышленного комплекса Саратовской области до 2020 г. – Саратов : Изд-во СГАУ им. Н. И. Вавилова, 2000. – 131 с.
10. Малышев М. И. Элементы биологизации земледелия и их эффективность // Земледелие. – 2002. – № 6. – С. 19.
11. Нарушев В. Б., Юрченко Е. А. Адаптивные технологии возделывания полевых культур в Поволжье // Вестник Саратовского гос. аграрного ун-та им. Н. И. Вавилова. – 2004. – № 4. – С. 27–28.
12. Инновационные приемы возделывания зерновых культур в степном Поволжье / В. Б. Нарушев, Д. С. Косолапов, С. А. Куковский, Р. Г. Султанов [и др.] // Инновации и инвестиции. – 2014. – № 8. – С. 31–35.
13. Нарушева Е. А. Влияние ассоциативных диазотрофов, соломы и сидератов на продуктивность гречихи в лесостепном Поволжье // Вестник Саратовского гос. аграрного ун-та им. Н. И. Вавилова. – 2011. – № 4. – С. 10–13.
14. Нарушева Е. А. Влияние органоминеральных удобрений и биопрепаратов на урожайность и качества зерна гречихи в Среднем Поволжье // Вестник Алтайского ГАУ. – 2011. – № 5. – С. 20–24.
15. Нарушева Е. А. Влияние различных видов удобрений на плодородие почвы и продуктивность гречихи в Среднем Поволжье // Плодородие. – 2012. – № 1(64). – С. 11–13.
16. Наумкин В. Н. Биологизация систем земледелия // Достижения науки и техники АПК. – 1998. – № 4. – С. 35–38.
17. Действие однолетних сидератов на урожайность зерновых культур и плодородие почвы в условиях Нижнего Поволжья / М. П. Чуб [и др.] // Агрохимия. – 2002. – № 9. – С. 34–40.

Метки: Агрономия, лесное и водное хозяйство

• Назад
• Вперед