Урожайность и кормовая ценность культур севооборота при применен

На правах рукописи

Усова Ксения Александровна

Урожайность и кормовая ценность культур севооборота при применении удобрений в Вологодской области

Специальность: 06.01.04 – агрохимия

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени

кандидата сельскохозяйственных наук

Москва — 2013

Работа выполнена на кафедре растениеводства ФГБОУ ВПО Вологодская государственная молочнохозяйственная академия имени Н.В. Верещагина

Научный руководитель:

кандидат сельскохозяйственных наук, доцент кафедры растениеводства ФГБОУ ВПО Вологодской государственной молочнохо-зяйственной академии имени Н.В. Верещагина Чухина Ольга Васильевна

Официальные оппоненты:

Афанасьев Рафаил Александрович – доктор сельскохозяйственных наук, профессор, заведующий лабораторией агрохимического обеспечения координатного земледелия Всероссийского научно-исследовательского института агрохимии имени Д.Н. Прянишникова;

Лапушкин Всеволод Михайлович – кандидат биологических наук, старший преподаватель кафедры агрономической, биологической химии и радиологии ФГБОУ ВПО Российский государственный аграрный университет – МСХА имени К.А. Тимирязева.

Ведущая организация: ФГБОУ ВПО Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова

Защита диссертации состоится «20» мая 2013 г. в 1430 часов на заседании диссертационного совета Д 220.043.02 при ФГБОУ ВПО Российский государственный аграрный университет – МСХА имени К.А. Тимирязева по адресу: 127550, Москва, ул. Прянишникова, д. 15 (тел./факс: 8(499)976-24-92)

С диссертацией можно ознакомиться в ЦНБ ФГБОУ ВПО Российский государственный аграрный университет – МСХА имени К.А. Тимирязева

Автореферат разослан «19» апреля 2013 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета С.Л. Игнатьева

Актуальность исследований. В Государственной программе «Развитие агропромышленного комплекса и потребительского рынка Вологодской области на 2013-2020 годы» экономически значимыми направлениями развития сельского хозяйства региона являются развитие мясного и молочного скотоводства, являющиеся традиционными для области.

В период с 2000 по 2011 годы производство молока во всех категориях хозяйств области сократилось на 48,3 тыс. т., производство мяса с 84,6 до 75 тыс. т., при этом говядины стали получать меньше на 37%.

Рост производства продукции животноводства возможен только при наличии достаточного количества полноценных кормов собственного производства, поэтому повышение продуктивности сельскохозяйственных культур – важная задача, стоящая перед наукой и производством области.

На рост урожайности и повышение качества сельскохозяйственных культур влияет комплекс факторов, действующих на растение в период вегетации. К числу этих факторов относятся влагообеспеченность, тепловой режим, наличие в почве питательных веществ в доступной для растений форме и многие другие. Из их числа наиболее легко регулируется обеспечение растений питательными веществами с помощью внесения минеральных и органических удобрений, дозы которых должны соответствовать потребностям растения, обеспечивать увеличение урожайности и продуктивности культуры, а также оптимизировать плодородие почвы.

Интенсификация животноводства напрямую связана с объемом производства и качеством кормов. В качестве основных кормовых культур в Вологодской области возделывается ячмень яровой, вико-овсяная смесь, картофель и озимая рожь. Нам представляется, что разработка оптимальной системы удобрений под данные культуры могла бы в некоторой степени способствовать решению проблемы обеспечения собственными концентрированными кормами хозяйства области.

На сегодняшний день определение оптимальных норм удобрений проводится на основе эмпирических (экспериментальных и нормативных), балансовых, а также экономико-математических методов. Известны также методы элементарного баланса расчета доз удобрений на планируемую урожайность сельскохозяйственных культур, на планируемую прибавку урожайности и др. (Державин Л.М., Литвак Ш.И., Михайлов Н.Н., 1978; Ненайденко Г.Н., Трифонова М.Ф., 1991; Ягодин Б.А., Жуков Ю.П., Кобзаренко В.И., 2002).

Ю.П. Жуковым (1983) был предложен научно-методический подход к расчету доз удобрений с помощью балансовых коэффициентов использования элементов из почв и удобрений, обеспечивающих соответствие продуктивностей культур оптимальным агрохимическим показателям плодородия почв, а также агроэкологический анализ состояния и перспектив применения удобрений.

Оптимизация расчетных доз удобрений в севооборотах с применением балансовых коэффициентов, в отличие от существующих, дает представление не только о степени усвоения растениями питательных веществ из удобрений и почвы, но и о возможном изменении плодородия почвы при внесении данного удобрения, что позволяет строго контролировать соблюдение требований охраны окружающей среды.

Применение дифференцированных балансовых коэффициентов позволит разработать системы удобрений, обеспечивающие получение плановых урожаев культур хорошего качества с одновременным регулированием агрохимических показателей эффективного плодородия почв.

Научная новизна предлагаемых в работе решений – новые экспериментальные результаты получения фактических возможных урожаев культур в опыте при внесении удобрений в дозах, рассчитанных с помощью балансовых коэффициентов. Научным экспериментом изучены фактические урожайности возделывавшихся культур (основной и побочной продукции) Уточнены размеры выноса азота, фосфора и калия единицей урожая основной с соответствующим количеством побочной продукции возделывавшихся культур и балансовые коэффициенты использования питательных элементов из удобрений и почвы при внесении удобрений в испытывавшихся видах и дозах.

Практическая значимость работы состоит в том, что выявлены оптимальные расчетные дозы удобрений, обеспечивающие на среднеокультуренной дерново-подзолистой почве в малохарактерных погодных условиях Вологодской области урожайность зеленой массы вико-овсяной смеси в 17-18 т/га, зерна озимой ржи и ячменя соответственно 3,4 – 3,9 и 2 – 2,3 т/га, клубней картофеля 19-21 т/га.

При этом сбор обменной энергии в 39-42 МДж/га, кормовых единиц – в 3,9-4,2 т/га, «сырого белка» — в 406-467 кг/га позволяет обеспечить животноводство региона высокопитательными кормами, тем самым позволяет решать проблему продовольственной безопасности Вологодской области.

Целью наших исследований является изучение влияния минеральной и органо-минеральной систем удобрений на продуктивность культур, возделываемых в кормовом севообороте.

В задачи исследований входило: выявление зависимости продуктивности культур севооборота от доз применяемых удобрений, определение содержания питательных веществ в основной и побочной продукции изучаемых культур при различных уровнях удобренности; установление питательной ценности изучаемых культур севооборота; расчет агроэнергетической оценки продуктивности культур севооборота при применении различных доз удобрений и прогноз экономической эффективности применяемых систем удобрений.

Апробация работы. Результаты работы докладывались на Ежегодном смотре-сессии аспирантов и молодых ученых по отраслям наук, г. Вологда, 2010, 2011, 2012 гг.; Ежегодной конференции аспирантов, преподавателей и молодых ученых, г. Вологда, 2010, 2011, 2012 гг.; Международной научно-практической конференции «Актуальные вопросы развития аграрного образования и науки, г. Балашиха, 21 октября 2010г.; Международной научно-практической конференции молодых ученых и специалистов «Молодежь. Наука. Будущее: технологии и проекты», г. Казань, 21-22 октября 2011г.; Международном молодежном форуме «Наука, инновации и международное сотрудничество молодых аграриев», г. Москва, 20-21 сентября 2012г.; Международной научно-практической конференции «Современная проблемы и перспективы развития сельского хозяйства и лесного комплекса», г. Вологда, 30 сентября 2012 г. и опубликованы в 12 статьях. Также выигран Грант «Молодые новаторы аграрной Росии» в 2010 г. Результаты исследования подтверждаются 2 актами о внедрении в хозяйствах.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 3 глав, выводов, предложений производству, списка литературы и приложений (таблицы и акты внедрения). Общий объем работы 135 страниц.

Условия и методы исследований. Исследования проводились в 2010-2012 гг. в длительном полевом опыте, заложенном в 1990 г. на учебно-опытном поле Вологодской Государственной молочнохозяйственной академии. Опыт включен в реестр Государственной сети опытов с удобрениями и другими агрохимическими средствами (аттестат длительного опыта № 164).

Почва опытного участка дерново-подзолистая среднесуглинистая. Перед закладкой опыта в 1990 г. пахотный слой почвы опытного участка характеризовался следующими агрохимическими показателями: содержание гумуса равнялось 3,28%, содержание подвижного фосфора – 266 мг/кг почвы, обменного калия – 114 мг/кг почвы, рНКСl 5,2. В 2010 г. в контроле без удобрений содержание гумуса – 2,56%, содержание подвижного фосфора уменьшилось до 132 мг/кг почвы, обменного калия – до 55 мг/кг, рНКСl 4,9.

Исследования по изучению влияния различных доз удобрений на урожайность сельскохозяйственных культур проводятся в четырехпольном севообороте. Чередование культур в данном севообороте таково: вико-овсяная смесь (вика – Льговская 22, овес – Боррус), озимая рожь (Волхова), картофель (Елизавета) и ячмень (Выбор).

Схема опыта в годы исследований представляет собой:

— вариант без удобрений (контроль),

— вариант с применением припосевного и припосадочного удобрений культур,

3,4 — два варианта исследуемых минеральных систем удобрения, различающихся дозой азота,

— вариант органо-минеральной системы, эквивалентной по дозе удобрений третьему варианту минеральной системы удобрений.

Системы удобрения рассчитаны по методике проф., д.с.-х.н. Жукова Ю.П. для получения плановых урожайностей: озимой ржи – 3,5, картофеля — 25, ячменя – 3,5, вико- овсяной смеси — 25 т/га.

Применен метод расчета с помощью балансовых коэффициентов (Кб) по формуле: Кб = (В/Д)*100%, где В – вынос питательного элемента культурой, Д – доза применяемого удобрения. Балансовые коэффициенты по фосфору и калию на 3, 4 и 5 вариантах соответствуют 100% (нулевой баланс) и 150% (отрицательный баланс). Балансовые коэффициенты по азоту на 3 и 5 варианте – 120% (отрицательный баланс), на 4 варианте – 80% (положительный баланс). Нулевой баланс по фосфору планируется, исходя из того, что в почве опытного участка, так же как в почвах Вологодской области, повышенное или высокое содержание этого элемента, и его следует поддерживать на таком уровне.

Повторность опыта четырехкратная, размещение делянок усложненно-систематическое. Площадь одной делянки составляет 140 м2, размер делянки 14 м х10м.

Под зяблевую вспашку вносили фосфорные и калийные удобрения в виде двойного суперфосфата и калийной соли, а также 40 т/га торфо-навозного компоста на 5 вариант (под картофель). Весной проводили предпосевную культивацию, под которую вносили азотные удобрения, в виде аммиачной селитры. При посеве вносили под озимую рожь, викоовсяную смесь и ячмень сложное азотно-фосфорно-калийное удобрение, под картофель — нитроаммофос (на всех вариантах, кроме первого). Посадка картофеля на гребнях картофелесажалкой СН-4Б-1, зерновые культуры сеяли рядовым способом сеялкой СЗУ-3,6. Агротехника – общепринятая по Вологодской области.

Уборка урожая проводилась на вико-овсяной смеси — самоходной косилкой Е — 282, на зерновых культурах – комбайном «Сампо», на картофеле — картофелекопалкой с последующим ручным подбором клубней.

Погодные условия в годы исследований были малохарактерными для Вологодской области. Нехватка влаги во все годы исследований и жаркая погода летом 2010 и 2011 г.г. обусловили недополучение плановой урожайности культур севооборота. Особенно низкой была урожайность вико-овсяной смеси и ярового ячменя, что связано с непродолжительностью их вегетационного периода. Более растянутый период вегетации картофеля и озимой ржи позволил этим культурам сформировать более высокий урожай.

Результаты исследований

Влияние удобрений на урожайность культур севооборота

В табл. 1 приведена урожайность вико-овсяной смеси за годы исследований.

Таблица 1. Урожайность вико-овсяной смеси в 2010 – 2012 г.г., т/га зеленая масса

Вариант

Годы

Средняя

Прибавка к контролю

2010г.

2011г.

2012г.

т/га

%

1

Без удобрений

7,0

14,3

16,4

12,6

2

N12P16K16

8,2

16,1

20,2

14,9

2,3

18

3

N75P35K85

9,9

17,8

23,6

17,1

4,5

37

4

N110P35K85

10,1

19,6

25,4

18,4

5,8

46

5

Последействие 40 т/га т-нав. компоста+N50P20K65

10,4

18,1

24,6

17,7

5,1

41

НСР 05

1,1

1,4

2,3

Урожайность зеленой массы вико-овсяной смеси сильно зависела от погодных условий года исследования. Так, наименьшая урожайность отмечена в 2010г. Очевидно, это связано с низкой влагообеспеченностью растений в период вегетации. При недостатке влаги доступность элементов питания растениям снижается. Недостаток влаги в период активного роста вико-овсяной смеси наблюдался и в 2011 году, поэтому продуктивность культуры в 2011 г. была значительно меньше, чем в 2012г.

На урожайность зеленой массы вико-овсяной смеси, кроме погодных условий в период вегетации культуры, значительное влияние оказывали удобрения. Даже минимальная доза (N12P16K16) ежегодно обеспечивала существенную прибавку урожайности (1,2 – 3,8 т/га), что в среднем за 3 года составило 18%.

Дальнейшее повышение доз минеральных удобрений достоверно увеличивало урожайность культуры. Варианты с расчётными дозами удобрений (3 — 5 вар.) обеспечили существенные прибавки урожайности зеленой массы (1,7 – 3,5 т/га) в 2010-2011 засушливых годах и более значительные (3,4-5,2 т/га) в более влажном 2012г. по сравнению с минимальной дозой удобрения (2 вар.). Эквивалентные по питательным элементам минеральная и органоминеральная системы удобрения культуры (3 и 5 вар.) ежегодно и в среднем за 3 года практически не различались. Максимальная урожайность зеленой массы вико-овсяной смеси была получена в 2012 году на вариантах 3-5. В среднем за 3 года применение расчетных систем удобрений (3-5 варианты) повышало урожайность зеленой массы вико-овсяной смеси на 37 – 46 %.

Влияние применения удобрений на урожайность зерна озимой ржи приведено в табл. 2.

Таблица 2. Урожайность озимой ржи в 2010 – 2012 г.г., т/га

Вариант

Годы

Средняя

Прибавка к контролю

2010г.

2011г.

2012г.

т/га

%

1

Без удобрений

1,7

2,4

3,2

2,4

2

N12P16K16

1,9

3,1

3,6

2,9

0,5

19

3

N90P40K65

2,9

3,6

3,8

3,4

1,0

42

4

N130P40K65

3,4

3,9

4,5

3,9

1,5

62

5

Последействие 40 т/га т-нав. компоста+N80P35K65

2,9

3,9

4,2

3,6

1,2

51

НСР 05

0,3

0,4

0,2

Погодные условия, сложившиеся в 2010-2012гг., оказывали значительное влияние на урожайность озимой ржи. В 2010 году высокие температуры и недостаток влаги в период цветения – налива зерна озимой ржи отрицательно повлияли на урожайность культуры, и плановая урожайность не была получена. Условия увлажнения в 2011 и 2012 гг. сложились более благоприятно для произрастания озимой ржи, и урожайность культуры в 3-5 вариантах превысила плановую.

Применение удобрений увеличивало урожайность культуры. Минимальные дозы удобрений существенно повышали урожайность зерна озимой ржи в 2011 и 2012 гг.

Применение расчётных доз удобрений (3-5 вар.) существенно (на 1,0 – 1,5 т/га в 2010г.) повышало урожайность зерна озимой ржи по сравнению с минимальной дозой удобрения и с вариантом без удобрений, при этом эквивалентные по питательным элементам минеральная и органо-минеральная системы (3, 5 вар.) не различались по влиянию на урожайность зерна озимой ржи. Максимальная урожайность озимой ржи – 3,4 т/га в 2010 г. и 4,5 т/га в 2012 г. была получена на 4 варианте, а в 2011 году – 3,6-3,9 т/га в трех вариантах (3-5 вар.), рассчитанных на получение плановой урожайности 3,5 т/га.

В среднем за 3 года исследований получение плановой урожайности обеспечило применение расчетных доз удобрений в трех вариантах (3-5), причем в эквивалентных по питательным элементам вариантах (3 и 5) практически получена одинаковая урожайность.

Применение удобрений существенно влияло и на урожайность картофеля (табл. 3).

Таблица 3. Урожайность картофеля в 2010 – 2012 гг., т/га

Вариант

Годы



Страницы: Первая | 1 | 2 | 3 | ... | Вперед → | Последняя | Весь текст