Информационно-образовательный портал
e-mail: mail@infobraz.ru

Биологические приемы формирования продуктивности полевых культур на черноземных почвах

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.)

Варианты опыта

Урожайность зерна, т/га

Прибавка к контролю

т/га

%

1.N30Р30

1,81

2.N30Р30 + солома + мизорин

2,03

0,22

12,2

3.N30Р30 + сидерат + мизорин

2,08

0,27

14,9

4.N30Р30 + солома + сидерат

2,19

0,38

21,0

5.N30Р30 + солома + сидерат + мизорин

2,30

0,49

27,1

6.N30Р30+ солома + АКРАМ + сидерат + 
+ мизорин

2,49

0,68

37,6

7. Солома + АКРАМ + сидерат + мизорин

2,28

0,47

26,0

НСР05

0,10

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

Сорт

Система выращивания картофеля

Урожайность клубней, 
т/га

Товарность клубней, %

Потери от фитофторы, ٪

Выход товарной продукциит/га

Рентабельность, ٪

Жуковский ранний

Контроль

21,2

65,6

6,3

12,57

39

Минеральная система

36,6

83,0

5,8

28,26

165

Органическая система

29,6

75,4

8,2

19,89

93

Биологизированная система

26,7

78,2

5,5

19,91

103

Невский

Контроль

24,6

68,8

10,3

14,40

57

Минеральная система

40,1

80,2

16,5

25,54

137

Органическая система

35,8

78,6

18,8

21,41

104

Биологизированная система

35,4

81,5

5,7

26,83

172

НСР05

0,9

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