Внутрипольная вариабельность содержания питательных веществ в почвах и её учёт в системе точного земледелия
На правах рукописи
ЛЕОНОВА Екатерина Васильевна
ВНУТРИПОЛЬНАЯ ВАРИАБЕЛЬНОСТЬ СОДЕРЖАНИЯ
ПИТАТЕЛЬНЫХ ВЕЩЕСТВ В ПОЧВАХ И ЕЁ УЧЁТ
В СИСТЕМЕ ТОЧНОГО ЗЕМЛЕДЕЛИЯ
Специальность 06.01.04 – «Агрохимия»
АВТОРЕФЕАТ
диссертации на соискание учёной степени
кандидата сельскохозяйственных наук
Москва 2009
Работа выполнена во Всероссийском научно-исследовательском и проектно-технологическом институте химизации сельского хозяйства (ВНИПТИХИМ) и Научно-исследовательском институте сельского хозяйства Центральных районов Нечернозёмной зоны (НИИСХ ЦРНЗ).
Научный руководитель: доктор сельскохозяйственных наук Шафран Станислав Аронович
Официальные оппоненты: доктор наук сельскохозяйственных наук,
профессор
Афанасьев Рафаил Александрович
кандидат сельскохозяйственных наук Капранов Владимир Николаевич
Ведущая организация: Почвенный институт им. В.В. Докучаева
Защита состоится « 22 » декабря 2009 г. в 14 часов на заседании диссертационного совета Д 006.049.01 при Научно-исследовательском институте сельского хозяйства Центральных районов Нечернозёмной зоны.
Адрес: 143026, Московская обл., Одинцовский район, п. Немчиновка-1, ул. Калинина, 1.
С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке института.
Автореферат разослан «21» ноября 2009 года
Учёный секретарь
диссертационного совета А.С. Мерзликин
ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
Актуальность темы. Одним из путей эффективного использования удобрений является дифференциация доз питательных веществ с учетом содержания их в почве. Результаты агрохимических обследований показывают, что многие поля сельскохозяйственных предприятий характеризуются высокой вариабельностью по содержанию питательных веществ, а при существующей практике доза удобрения устанавливается и вносится по средней величине для всего поля. В результате на отдельных участках поля вносится избыточное количество удобрения на других - недостаточное, что ведет к экономическим и экологическим издержкам. В связи с этим вполне очевидным является проведение дифференциации доз удобрений с учетом внутрипольной неоднородности почвенного плодородия. Эта идея в своё время была поддержана Д.Н. Прянишниковым. Дальнейшее развитие она получила в трудах И.Н. Чумаченко и его учеников. В настоящее время ряд отечественных институтов проводит соответствующие исследования применительно к точному земледелию. Однако, по мнению Р.А Афанасьева, их недостаточно для создания стройной системы дифференцированного применения удобрений, поскольку единичные эксперименты не могут заменить результаты масштабных исследований, проводимых в условиях полевого опыта и реального производства. В большей мере усилия учёных направлены на разработку технических средств для внесения удобрений и значительно меньше внимания уделяется выявлению внутрипольной неоднородности плодородия почв. В связи с этим исследования по разработке агрохимической составляющей дифференцированного применения удобрений в системе точного земледелия являются актуальными.
Цель исследований - изучение внутрипольной неоднородности различных почв по содержанию питательных веществ и оценка эффективности применения минеральных удобрений в этих условиях.
В задачи исследований входило:
- изучить внутрипольную неоднородность содержания минерального азота, подвижных форм фосфора и калия в дерново-подзолистых, серых лесных почвах, черноземах выщелоченных и типичных;
- выявить влияние внутрипольной неоднородности почв по содержанию питательных веществ на вариабельность урожайности и качества зерна озимых зерновых культур;
- установить агрохимическую эффективность дифференциации доз минеральных удобрений с учетом внутрипольной неоднородности содержания питательных веществ в почве;
- дать экономическую и биоэнергетическую оценку дифференцированного применения минеральных удобрений.
Научная новизна. Установлена внутрипольная неоднородность содержания минерального азота, подвижных форм фосфора и калия на трех типах почв, представляющих крупные сельскохозяйственные регионы России
и её влияние на урожайность и качество зерна зерновых культур. Определены агроэкономическая и биоэнергетическая эффективность дифференциации доз минеральных удобрений в зависимости от внутрипольной вариабельности содержания питательных веществ в почве.
Практическая значимость. Результаты исследований могут быть использованы для дифференциации доз минеральных удобрений при разработке систем координатного (точного) земледелия, привязанного к отечественной спутниковой системе ГЛОНАСС, в природно-климатических зонах России (южно-таежно лесной, лесостепной, степной) с учетом фактической вариабельности содержания питательных веществ в почвах и интенсивности ведения сельскохозяйственного производства.
Апробация работы. Результаты исследований рассмотрены и одобрены на заседаниях Учёного совета ВНИПТИХИМ в 2002-2003 г.г.; Научно-технического совета Технологического центра по земледелию и растениеводству НИИСХ ЦРНЗ в 2004-2009г.г., доложены на Всероссийской научно-технической конференции, посвященной 100-летию со дня рождения И.И. Смирнова «Теория и проектирование сельскохозяйственных машин и оборудования» (Ростов-на-Дону, 2004); IX Международной научно-практической конференции «Автоматизация и информационное обеспечение производственных процессов в сельском хозяйстве» (Москва, 2006); Международной научно-практической интернет-конференции «Инновационные технологии механизации, автоматизации и технического обслуживания в АПК» (Орёл, 2008).
Публикации. По теме диссертации опубликовано 10 работ, из них 3 в изданиях, рекомендованных в Перечне ВАК.
Объем и структура диссертации. Диссертация изложена на 155 страницах, содержит 21 таблицу, 44 рисунка, состоит из введения, пяти глав, выводов, предложений производству; библиографического списка использованной литературы из 159 источников (из них 20 на иностранных языках) и приложения.
СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ
Объекты и методика исследований
Диссертация выполнена в рамках проводимых ВНИПТИХИМ и НИИСХ ЦРНЗ исследований по базовым научно-техническим программам: «Разработать энергосберегающие экологически безопасные технологии и технические средства дифференцированного применения минеральных удобрений с учётом внутрипольной пестроты плодородия почв» (2001-2005 г.г.).
«Технико-экономическое обоснование применения прецизионных технологий возделывания зерновых культур в ЦРНЗ» (2006-2010 г.г.).
Исследования проведены в лабораториях диагностики минерального питания растений и механизации технологических процессов ВНИПТИХИМ и НИИСХ ЦРНЗ в период с 2000 по 2007 г.г. Объектами для изучения выбраны типичные почвы трех крупных сельскохозяйственных регионов: дерново-подзолистые и серые лесные Центрального Нечерноземья, черноземы выщелоченные Среднего Поволжья и черноземы типичные Северного Кавказа.
Оценку неоднородности содержания основных питательных веществ в почве проводили по материалам комплексного мониторинга плодородия земель сельскохозяйственного назначения и при локальном агрохимическом обследовании отдельных полей. Неоднородность содержания подвижных форм фосфора и калия по материалам сплошного агрохимического мониторинга определена в дерново-подзолистых почвах ТОО «Мещерино» Ступинского района Московской области, ОПХ «Белоусовское» Жуковского района Калужской области, в черноземах выщелоченных СПК «Красная звезда» Исаклинского района Самарской области, черноземах типичных СПК «Мир» Гулькевичского района Краснодарского края и ООО «СШФК «Тафко» Самарской области. Данная работа заключалась в выборе и классификации всей обследованной площади пашни по степени её неоднородности в содержании подвижных форм фосфора и калия. Критерием неоднородности служили градации по степени обеспеченности почв этими питательными веществами, принятые в агрохимической службе. В данном случае учитывалось число полей, характеризовавшихся одной, двумя, тремя и т.д. группами обеспеченности тем или иным питательным веществом. Затем подводился итог в целом по хозяйству. Величина элементарного участка составила на дерново-подзолистой почве 8 га, чернозёмах выщелоченных и типичных – 20 га.
Локальное агрохимическое обследование полей проведено на дерново-подзолистой почве ОПХ «Белоусовское» Калужской области, опытном хозяйстве ВНИПТИОУ во Владимирской области; на серой лесной почве ОПХ им. Мерецкова НИИСХ ЦРНЗ; на черноземе выщелоченном в СПК «Красная звезда» Самарской области; на черноземе типичном в СПК «Мир» Краснодарского края.
При локальном агрохимическом обследовании выбирались типичные для зоны поля, на которых возделывали озимую пшеницу и рожь. Каждое поле разбивали на прямоугольные участки размером 510 м, с которых в фазу весеннего кущения отбирался один смешанный образец почвы из 10 уколов тростевым буром на глубину пахотного слоя. Количество элементарных участков зависело от размера поля и его конфигурации. Участки располагались по длине гона туковысевающего агрегата или равномерно по всей площади поля. В почвенных образцах определяли содержание минерального азота, подвижных форм фосфора и калия.
Содержание нитратного азота определяли ионоселективным методом (ГОСТ 26204-91), аммонийного азота – по методу ЦИНАО (ГОСТ 26489-85), подвижных фосфора и калия в дерново-подзолистой и серой лесной почвах – по методу Кирсанова (ГОСТ 26207-91); в черноземе выщелоченном – по методу Чирикова (ГОСТ 26488-85); в черноземе типичном – по методу Мачигина (ГОСТ 26205-91). Анализы растительных образцов на содержание азота, фосфора и калия выполняли методом абсорбционной спектрометрии с использованием прибора «Квант» (ГОСТ 17.41. 02. 83). Содержание клейковины и ИДК – по ГОСТ 13586.1.
Учет урожая на элементарных участках осуществляли методом пробного снопа по три с каждого элементарного участка (50 м2). Статистическую обработку экспериментальных данных проводили методами дисперсионного, корреляционного и регрессивного анализа с использованием специализированного программного обеспечения.
Агротехника возделывания озимых культур была общепринятой для каждой из зон, в которых проводились исследования. Экономическую эффективность рассчитывали по технологическим картам, исходя из цен на удобрения и зерно, действовавших в 2009 г. Энергетическая оценка дана по изменению выхода нетто-энергии.
Агроэкономическую и биоэнергетическую оценку прогнозировали по величине планируемой урожайности, определяемой по «Нормативам оценки урожайности зерновых культур, сахарной свеклы, льна-долгунца, картофеля и эффективности удобрений на основных почвах России» (М., 2000). При этом учитывались фактические урожайные данные, полученные в обследуемых сельскохозяйственных предприятиях. Дозы азота и калия устанавливали по «Нормативам потребности сельского хозяйства в минеральных удобрениях» (М., 1985) с учетом поправочных коэффициентов на содержание этих питательных веществ в почве. Дозы фосфора рассчитывали по выносу запланированным урожаем, с поправкой на обеспеченность почвы подвижным фосфором.
РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ
Внутрипольная неоднородность содержания питательных
веществ в почвах при сплошном агрохимическом обследовании
Результаты исследования свидетельствуют о том, содержание подвижного фосфора в пахотных почвах обследуемых хозяйств заметно варьировалось в пределах одного поля (табл. 1). Наибольшая вариабельность наблюдалась в дерново-подзолистых почвах и черноземе типичном Краснодарского края, где только 7-22% пашни характеризовалось одной группой обеспеченности подвижным фосфором. Значительное количество полей (45-47%) относилось к двум уровням содержания Р2О5, а остальные к трем, четырем и даже пяти. В сельскохозяйственных предприятиях Самарской области, расположенных на черноземах выщелоченных и типичных, пестрота в содержании подвижного фосфора оказалась менее выраженной: около двух третей пашни укладывалось в одну группу обеспеченности подвижными фосфатами. В СПК «Красная звезда» только три поля относились к двум группам содержания Р2О5, в ООО «СШФК «Тафко» 4 – к двум и 2 – к трем. Объяснить это можно различным уровнем применения фосфорсодержащих удобрений в период более интенсивного использования агрохимических средств.
Таблица 1. Распределение площади пашни по степени
внутрипольной неоднородности содержания подвижного фосфора
в различных почвах
| Тип почв, хозяйство, область | Число групп в одном поле | Число полей | Площадь, га | Доля от общей площади, % |
| Дерново-подзолистые, ТОО «Мещерино», Московская область | 1 | 29 | 512 | 20 |
| 2 | 24 | 1176 | 45 | |
| 3 | 8 | 669 | 25 | |
| 4 | 3 | 263 | 10 | |
| всего | 64 | 2620 | 100 | |
| Дерново-подзолистые, ОПХ «Белоусовское», Калужская область | 1 | 19 | 483 | 22 |
| 2 | 28 | 1024 | 47 | |
| 3 | 10 | 526 | 24 | |
| 4 | 1 | 36 | 2 | |
| 5 | 2 | 121 | 5 | |
| всего | 60 | 2190 | 100 | |
| Чернозем выщелоченный, СПК «Красная звезда», Самарская область | 1 | 14 | 2457 | 75 |
| 2 | 3 | 821 | 25 | |
| всего | 17 | 3 | 100 | |
| Чернозем типичный, ООО «СШФК «Тафко», Самарская область | 1 | 12 | 2257 | 64 |
| 2 | 4 | 872 | 25 | |
| 3 | 2 | 393 | 11 | |
| всего | 18 | 3522 | 100 | |
| Чернозем типичный, СПК «Мир», Краснодарский край | 1 | 9 | 233 | 7 |
| 2 | 23 | 1414 | 46 | |
| 3 | 12 | 985 | 32 | |
| 4 | 5 | 457 | 15 | |
| всего | 49 | 3089 | 100 |
Регионы Центрального Нечерноземья и Краснодарского края вносили значительно больше удобрений в сравнении с Поволжьем. Вследствие несовершенства туковысевающей техники удобрения распределялись неравномерно по полю, что, по всей видимости, и привело к пестроте почв по содержанию подвижного фосфора.
Содержание подвижного калия также существенно колебалось внутри отдельных полей. Наиболее отчетливо вариабельность прослеживалась в зоне дерново-подзолистых почв, где 78-88% пашни характеризовалось двумя и более уровнями содержания подвижного калия (табл.2). Большинство полей относились к двум и трем группам обеспеченности почв подвижным калием. В ТОО «Мещерино» выявлены три поля с четырьмя и одно – с пятью уровнями запаса К2О в почве. В черноземных почвах вариабельность содержания подвижного калия менее выражена, хотя и здесь встречались поля с тремя и даже четырьмя группами обеспеченности К2О.
Таблица 2. Распределение площади пашни по степени внутрипольной неоднородности содержания подвижного калия в различных почвах
| Тип почв, хозяйство, область | Число групп в одном поле | Число полей | Площадь, га | Доля от общей площади, % |
| Дерново-подзолистые, ТОО «Мещерино», Московская область | 1 | 25 | 314 | 12 |
| 2 | 20 | 864 | 33 | |
| 3 | 15 | 1046 | 40 | |
| 4 | 3 | 303 | 11 | |
| 5 | 1 | 93 | 4 | |
| всего | 64 | 2620 | 100 | |
| Дерново-подзолистые, ОПХ «Белоусовское», Калужская область | 1 | 21 | 474 | 22 |
| 2 | 23 | 923 | 42 | |
| 3 | 16 | 793 | 36 | |
| всего | 60 | 2190 | 100 | |
| Выщелоченный чернозем, СПК «Красная звезда», Самарская область | 1 | 12 | 1770 | 54 |
| 2 | 4 | 1127 | 34 | |
| 3 | 1 | 381 | 12 | |
| всего | 17 | 3278 | 100 | |
| Чернозем типичный, ООО «СШФК «Тафко», Самарская область | 1 | 5 | 831 | 24 |
| 2 | 10 | 2039 | 58 | |
| 3 | 3 | 652 | 18 | |
| всего | 18 | 3522 | 100 | |
| Чернозем типичный, СПК «Мир», Краснодарский край | 1 | 5 | 261 | 8 |
| 2 | 10 | 2626 | 85 | |
| 3 | 3 | 148 | 5 | |
| 4 | 18 | 50 | 2 | |
| всего | 49 | 3089 | 100 |
В СПК «Красная звезда» более половины площади пашни характеризовалось одной группой обеспеченности подвижными формами К2О, в СШФК «Тафко» – 24%, СПК «Мир» – только 8%. В то же время, подавляющее большинство полей двух последних хозяйств относилось к двум группам по содержанию калия, что можно объяснить не только генезисом почв, но и различным уровнем применения калийсодержащих удобрений.
Для более полного представления о степени внутрипольной вариабельности содержания питательных веществ в почве сделан анализ результатов обследования не только по группам обеспеченности, но и по абсолютному их содержанию. Результаты говорят о том, что размах колебаний в содержании подвижных форм фосфора и калия очень высокий (табл.3).
Особенно он велик в дерново-подзолистых почвах. В ТОО «Мещерино» в четырех полях содержание Р2О5 колебалось от среднего до очень высокого, в ОПХ «Белоусовское» (рис. 1) в двух полях – от низкого до очень высокого.
Таблица 3. Внутрипольная неоднородность содержания питательных веществ в почве при сплошном обследовании
| № поля | Содержание подвижных форм, мг/кг | Коэффициент вариации V, % | |||||
| Р2О5 | К2О | ||||||
| среднее | пределы колебаний | среднее | пределы колебаний | Р2О5 | К2О | ||
| Дерново-подзолистые, ТОО «Мещерино» | |||||||
| 1 | 254 | 139..1250 | 99,5 | 75..128 | 99 | 17 | |
| 3 | 223 | 65..515 | 146,5 | 76..269 | 54 | 36 | |
| 25 | 279,5 | 98..580 | 168,2 | 112..470 | 58 | 64 | |
| 36 | 191,5 | 77..415 | 141,8 | 100..226 | 65 | 37 | |
| 51 | 91 | 51..129 | 114,3 | 97..136 | 31 | 12 | |
| Дерново-подзолистые, ОПХ «Белоусовское» | |||||||
| 23 | 119,4 | 45..252 | 97,2 | 66..210 | 67 | 65 | |
| 35 | 156 | 89..228 | 66,6 | 46..95 | 28 | 24 | |
| 37 | 186 | 131..251 | 131,8 | 88..184 | 22 | 24 | |
| 66 | 79 | 57..100 | 65 | 59..74 | 18 | 7 | |
| 68 | 141,8 | 49..251 | 85,1 | 50..155 | 57 | 43,2 | |
| Чернозем типичный, СПК «Мир» | |||||||
| 5 | 27,3 | 22..37 | 376 | 354..422 | 24 | 8 | |
| 6 | 29,6 | 21..38 | 392,4 | 340..452 | 25 | 10 | |
| 7 | 25,8 | 19..34 | 381,2 | 330..420 | 22 | 9 | |
| 8 | 39,8 | 30 | 479 | 415…536 | 23 | 11 | |
| 10 | 32 | 50 | 422,5 | 354..474 | 20 | 12 | |
По абсолютному содержанию подвижного фосфора участки отдельных полей различались почти в 10 раз (поле №1 ТОО «Мещерино»). При среднем содержании фосфора 254 мг/кг размах колебаний в этом поле составил 139-1250 мг/кг, а коэффициенты вариации – 22-99%.
Рис. 1. Содержание подвижного фосфора в почве полей № 23, 37 и 68 ОПХ «Белоусовское» при сплошном мониторинге
Диапазон варьирования содержания подвижного калия в дерново-подзолистых почвах был также достаточно высоким на отдельных полях. Коэффициенты вариации составляли 12-64%. Абсолютные содержания К2О в поле №3 ТОО «Мещерино» колебались от 76 до 269 мг/кг, в поле № 25 от 112 до 470 мг/кг (рис. 2). В ОПХ «Белоусовское» наибольшей вариабельностью выделилось поле № 23, в котором размах колебаний в содержании подвижного калия составил 66-210 мг/кг, коэффициент вариации – 65%.
Рис.2.Содержание подвижного калия в почве полей № 3 и 25 ТОО «Мещерино» при сплошном мониторинге
Подавляющее количество полей СПК «Мир» относилось к повышенной и высокой группам обеспеченности почв подвижным калием. В связи с этим внутрипольная вариабельность содержания К2О оказалась менее выраженной и находилась в пределах 8-12%. Поскольку черноземные почвы по своему генезису лучше обеспечены подвижным калием в сравнении с дерново-подзолистыми, калийные удобрения применялись в незначительных количествах и не смогли существенным образом повлиять на изменение содержание подвижного калия.
Таблица 4. Внутрипольное распределение содержания
подвижного фосфора
| Область, район, хозяйство | № поля | Обследованная площадь, га | В том числе по (га) группам обеспеченности Р2О5 | ||||
| низкое | среднее | повышенное | высокое | оч. высокое | |||
| Московская, Ступинский, ОПХ «Мещерино» | 1 | 98 | - | - | 53,5 | 35,6 | 8.9 |
| 3 | 93 | - | 15,5 | 7,75 | 31,0 | 38,75 | |
| 25 | 81 | - | 8,1 | 16,2 | 24,3 | 32,4 | |
| 36 | 57 | - | 9,5 | 28,5 | - | 19,0 | |
| 51 | 87 | - | 52,2 | 34,8 | - | - | |
| Калужская, Жуковский, ОПХ «Белоусовское» | 23 | 36 | 7,2 | 14,4 | 7,2 | - | 7.2 |
| 35 | 91 | - | 7,0 | 42,0 | 42,0 | - | |
| 37 | 107 | - | - | 32,9 | 65,9 | 8,2 | |
| 66 | 69 | - | 69,0 | - | - | - | |
| 68 | 83 | 8,3 | 24,9 | 16,6 | 8,3 | 24,9 | |
| Краснодарский край, Гулькевичский, СПК «Мир» | 5 | 295 | - | 221,25 | 73,75 | - | - |
| 6 | 173 | - | 103,8 | 69,2 | - | - | |
| 7 | 247 | - | 197,6 | 49,4 | - | - | |
| 8 | 217 | - | 54,25 | 108,5 | 54,25 | - | |
| 10 | 193 | - | 96,5 | 96,5 | - | - | |
Между полями в одном и том же хозяйстве выявлена существенная разница в содержании питательных веществ и распределении их по степени обеспеченности.
В то же время, в отдельных случаях при одинаковом среднем содержании распределение подвижного фосфора осуществлялось внутри поля по-разному. Так, поля № 1 и 25 по среднему содержанию относились к очень высокой степени обеспеченности, а внутри поля № 25 есть участки со средним содержанием, тогда как в поле № 1 таковые отсутствовали (табл.4). В ОПХ «Белоусовское» поля № 35 и 68 по среднему содержанию Р2О5 были средней категории обеспеченности. Однако в первом из них нет участков с низким содержанием подвижного фосфора, а во втором – таких почв 8,3 гектара.
В СПК «Мир» все обследованные поля относились к группам со средним и повышенным содержанием Р2О5, кроме поля № 8, в котором участок в 54 га характеризовался высокой обеспеченностью подвижным фосфором. Аналогичная картина отмечена в содержании подвижного калия в дерново-подзолистых почвах. При практически одинаковом среднем содержании, поля № 3 и 36 ТОО «Мещерино» существенно различались по распределению калия. В первом из них присутствовали все пять групп, начиная низкой и заканчивая очень высокой, во втором – только средняя и высокая (табл. 5).
Таблица 5. Внутрипольное распределение содержания
подвижного калия
| Область, район, хозяйство | № поля | Обследованная площадь, га | В том числе (га) по группам обеспеченности К2О | ||||
| низкое | среднее | повышенное | высокое | очень высокое | |||
| Московская, Ступинский, ОПХ «Мещерино» | 1 | 98 | 8,9 | 71,3 | 17,8 | - | - |
| 3 | 93 | 7,75 | 23,25 | 46,5 | 7,75 | 7,75 | |
| 23 | 81 | - | 24,3 | 48,6 | - | 8,1 | |
| 36 | 57 | - | 38,0 | - | 19,0 | - | |
| 51 | 87 | - | 52,2 | 34.8 | - | - | |
| Калужская, Жуковский, ОПХ «Белоусовское» | 23 | 36 | 28,8 | - | - | 7,2 | - |
| 35 | 91 | 77,0 | 14,0 | - | - | - | |
| 37 | 107 | - | 26,2 | 57,6 | 8,2 | - | |
| 66 | 69 | 69,0 | - | - | - | - | |
| 69 | 83 | 49,8 | 16,6 | 16,6 | - | - | |
| Краснодарский край, Гулькевичский, СПК «Мир» | 5 | 295 | - | - | 221,25 | 73,75 | - |
| 6 | 173 | - | - | 103,8 | 69,2 | - | |
| 7 | 247 | - | - | 148,2 | 98,8 | - | |
| 8 | 217 | - | - | - | 217,0 | - | |
На черноземе типичном колебания в содержании подвижного калия были незначительными. На всех полях обеспеченность почв К2О находилась в пределах повышенной и высокой. Разница состояла только в соотношении площадей между этими группами. В одних случаях превалировало повышенное, в других – высокое содержание.
Варьирование содержания питательных веществ в почвах при
локальном агрохимическом обследовании отдельных полей
Цель локального агрохимического обследования полей – детальное изучение пространственной неоднородности содержания питательных веществ в почвах внутри поля для определения необходимости и эффективности дифференцированного применения удобрений. Кроме того, почвы анализировали на содержание минерального азота, которое не определяется при сплошном агрохимическом обследовании.
Оценка фактического содержания минерального азота (нитратного+аммонийного) в почвах показала, что его распределение сильно варьируется. Колебания этого элемента достигали десяти и более раз не только в дерново-подзолистых почвах, но в ряде случаев – в черноземах (табл.6). Коэффициенты вариации различались по объектам исследований довольно значительно: от 22 до 87%. В целом какой-то общей закономерности не прослеживалось.
Таблица 6. Внутрипольная неоднородность содержания
минерального азота в почвах
| Тип почвы | Место проведения исследований | Годы | Содержание Nмин, мг/кг | Коэффициенты вариации, % | |
| среднее | пределы колебаний | ||||
| Дерново-подзолистые | ОПХ ВНИПТИОУ | 2001 | 19,6 | 4,2-59,5 | 69 |
| 2001 | 11,4 | 1,2-35,0 | 66 | ||
| ОПХ «Белоусовское» | 2002 | 26.6 | 8,9-43,2 | 32 | |
| НИИСХ ЦРНЗ | 2007 | 4,3 | 1,3-15,0 | 49 | |
| Серая лесная | ОПХ им. Мерецкова | 2007 | 6,0 | 0,4-24,0 | 87 |
| Чернозем выщелоченный* | СПК «Красная звезда» | 2000 | 1,0 | 0,6-1,6 | 38 |
| 2001 | 3,5 | 1,4-10,2 | 52 | ||
| 2002 | 12,0 | 5,5-21,4 | 24 | ||
| Чернозем типичный | СПК «Мир» | 2001 | 18,4 | 2,6-71,1 | 59 |
| 2002 | 11,8 | 6,4-20,5 | 22 | ||
*Определялся нитратный азот
Отмечено, что в почвах Центрального Нечерноземья (рис.3) наблюдалась более высокая пестрота по содержанию минерального азота и в ряде случаев она находилось по степени обеспеченности в пределах одной-двух сопредельных групп.
В дерново-подзолистых почвах НИИСХ ЦРНЗ разброс содержания минерального азота укладывался в две группы (низкую и среднюю), в черноземе выщелоченном СПК «Красная звезда» при коэффициенте вариации 38% – в одну низкую (рис. 4).
Это означает, что несмотря на высокую вариабельность содержания нитратного азота, на всех обследованных участках поля требуется одна доза азотного удобрения. Согласно рекомендациям агрохимической службы Самарской области эта доза должна составлять 60 кг/га. Во всех других случаях необходимо дифференциация доз от 0 до 90 кг/га.
Рис. 3. Содержание
минерального азота в
дерново-подзолистой
почве.
ОПХ «Белоусовское».
Рис. 4. Содержание нитратного азота в выщелоченном чернозёме.
СПК «Красная звезда».
В чернозёме типичном (СПК «Мир») пределы колебаний содержания минерального азота составили 2,6 – 71,1 мг/кг при коэффициентах вариации 22 – 59%, что также говорит о весьма неравномерном его распределении в почве обследованных элементарных участков и поля в целом.
Внутрипольная неоднородность содержания подвижного фосфора на всех типах почв, несмотря на значительную количественную разницу, оказалась менее выраженной в сравнении с минеральным азотом, коэффициенты вариации не превышали 39% (СПК «Красная звезда», табл.7, рис. 5). Тем не менее, из рассмотренных случаев только в одном ОПХ ВНИПТИОУ (рис. 6) не требуется корректировка доз фосфора, поскольку его содержание на одном поле укладывалось в одну группу обеспеченности (очень высокую). Во всех остальных – необходима дифференциация доз Р2О5, причем на отдельных полях в широком диапазоне. Например, содержание подвижного фосфора в чернозёме типичном СПК «Мир» Краснодарского края находилось в пределах от низкого (13 мг/кг) до очень высокого (87 мг/кг). Подобную картину распределения подвижного фосфора, по нашему мнению, можно объяснить неравномерностью его внесения применявшейся техникой.
Таблица 7. Внутрипольная неоднородность содержания
подвижного фосфора в почвах
| Тип почвы | Место проведения исследований | Годы | Содержание Р2О5, мг/кг | Коэффициенты вариации, % | |
| среднее | пределы колебаний | ||||
| Дерново-подзолистые | ОПХ ВНИПТИОУ | 2001 | 450 | 319-1225 | 21 |
| 2001 | 101 | 56-179 | 27 | ||
| НИИСХ ЦРНЗ | 2007 | 138 | 70-230 | 27 | |
| Серая лесная | ОПХ им. Мерецкова | 2007 | 74 | 30-130 | 31 |
| Чернозем выщелоченный | СПК «Красная звезда» | 2001 | 36 | 10-80 | 39 |
| 2002 | 30 | 18-68 | 21 | ||
| Чернозем типичный | СПК «Мир» | 2001 | 45 | 24-87 | 16 |
| 2002 | 22 | 13-35 | 17 | ||
Рис. 5.Содержание подвижного фосфора в вышелоченном черноземе.
СПК «Красная звезда». 2001 г.
Рис. 6.
Содержание
подвижного фосфора в дерново-
подзолистой почве.
ОПХ ВНИПТИОУ.
Внутрипольная пестрота содержания подвижного калия в исследуемых почвах находилась в пределах средней вариабельности: коэффициенты вариации в 7 из 8 случаев не превышали 20 %. Наибольшая неоднородность отмечена в почвах Центрального Нечерноземья, наименьшая – в черноземе типичном (табл.8), в черноземе выщелоченном отмечалось три группы обеспеченности этим элементом. На этих почвах необходима корректировка доз калия в зависимости от содержания К2О.
Таблица 8. Внутрипольная неоднородность содержания
подвижного калия в почвах
| Тип почвы | Место проведения опыта | Годы | Содержание Р2О5, мг/кг | Коэффициенты вариации, % | |
| среднее | пределы колебаний | ||||
| Дерново-подзолистые | ОПХ ВНИПТИОУ | 2001 | 133 | 78-253 | 17 |
| 2001 | 93 | 67-125 | 16 | ||
| НИИСХ ЦРНЗ | 2007 | 127 | 80-180 | 19 | |
| Серая лесная | ОПХ им. Мерецкова | 2007 | 132 | 80-200 | 20 |
| Чернозем выщелоченный | СПК «Красная звезда» | 2001 | 108 | 65-161 | 16 |
| 2002 | 244 | 187-400 | 12 | ||
| Чернозем типичный | СПК «Мир» | 2001 | 561 | 400-1000 | 10 |
| 2002 | 447 | 360-600 | 9 | ||
Нитратный азот
Подвижный Р2О5
Подвижный К2О
Рис. 8. Картограммы содержания минерального азота, подвижных фосфора и калия в выщелоченных чернозёмах СПК «Красная звезда»
По результатам локального агрохимического обследования построены картограммы содержания минерального азота, подвижных форм фосфора и калия по всем исследованным типам почв, на которых наглядно представлена пестрота содержания этих элементов питания растений. В качестве примера на рис. 8. приведены такие картограммы, полученные для выщелоченных чернозёмов СПК «Красная звезда» Самарской области.
Влияние внутрипольной неоднородности почв на урожайность
озимых зерновых культур
Урожайность озимых зерновых культур на дерново-подзолистых почвах, как показали исследования, значительно колебалась по участкам внутри поля в соответствии с вариабельностью агрохимических показателей. В целом коэффициенты вариации содержания питательных веществ в почве изменялись в большей степени, чем урожайность. Тем не менее, коэффициент вариации превышал 20%, что говорит об изменчивости этого показателя в зависимости от агрохимического состава почвы. Диапазон колебаний урожайности озимой ржи находился в пределах 9-33 ц/га, озимой пшеницы – 27-90 ц/га (табл.9).
Таблица 9. Содержание питательных веществ в дерново-подзолистой почве и урожайность озимых зерновых культур
(ОПХ ВНИПТИОУ)
| № участка | Культура | Среднее содержание питательных веществ по участкам, мг/кг; вариабельность V, % | Урожайность | Пределы колебаний, ц/га | ||||||
| Nмин | V, % | Р2О5 | V, % | К2О | V, % | ц/га | V, % | |||
| 1 | Озимая рожь | 27,8 | 64 | 440,1 | 29 | 161,7 | 21 | 21,8 | 28.2 | 9,0-32,5 |
| 5 | Озимая рожь | 11,5 | 74 | 460,2 | 12 | 103,8 | 12 | 20,1 | 20,8 | 14,0-33,0 |
| 6 | Озимая пшеница | 10,1 | 66 | 27 | 27 | 16 | 16 | 44,6 | 29,0 | 27,0-90,0 |
Ур = 14,84 + 0,25N; Ур = 11,32 + 0,02Р ;
Ур = 13,14 + 0,33К
В связи с тем, что почвы были хорошо обеспечены подвижными формами фосфора и калия, а их вариабельность значительно ниже в сравнении с обеспеченностью минеральным азотом, разницу в урожайности озимых ржи и пшеницы можно отнести за счет последнего. Следовательно, регулированием азотного питания можно существенно снизить диапазон варьирования урожайности озимых зерновых культур на данных почвах.
В черноземе типичном содержание минерального азота изменялось в почве элементарных участков в большей степени в сравнении с содержанием подвижных форм фосфора и калия, а коэффициенты вариации минерального азота и его форм в некоторых случаях достигали 89-99%; максимум по фосфору составил 26%, а по калию – 18% (табл.10). Урожайность озимой пшеницы варьировалась от 33 до 66 ц/га в 2001 г. и от 13 до 69 ц/га в 2002 г., при коэффициентах вариации соответственно 10-15 и 22-36% (рис.9).
Рис. 9. Урожайность
озимой пшеницы на
чернозёме типичном,
2001 г.
Таблица 10. Вариабельность содержания питательных веществ в черноземе типичном и урожайность озимой пшеницы
| годы | № участка | Среднее содержание питательных веществ по участкам, мг/кг; вариабельность, % | Урожайность | Пределы колебаний, ц/га | ||||||
| Nмин | V, % | Р2О5 | V, % | К2О | V, % | ц/га | V, % | |||
| 2001 | 1 | 11,2 | 53 | 50,0 | 14 | 801,6 | 12 | 52,0 | 15 | 41-66 |
| - | 2 | 16,3 | 89 | 41,9 | 18 | 592,4 | 18 | 45,0 | 13 | 38-58 |
| - | 3 | 29,0 | 46 | 40,8 | 9 | 479,2 | 5 | 44,7 | 13 | 33-60 |
| - | 4 | 25,7 | 58 | 27,7 | 13 | 438 | 4 | 50,6 | 14 | 37-62 |
| - | 5 | 9,8 | 47 | 63,2 | 26 | 495,2 | 8 | 49,9 | 10 | 39-60 |
| среднее | 18,4 | 59 | 44,7 | 16 | 561,3 | 10 | 48,4 | 13 | ||
| 2002 | 1 | 11,9 | 21 | 23,3 | 16 | 443,1 | 10 | 44,3 | 25 | 31-69 |
| - | 2 | 11,5 | 19 | 20,1 | 22 | 435,8 | 8 | 44,0 | 22 | 18-63 |
| - | 3 | 12,1 | 25 | 22,6 | 13 | 462,2 | 10 | 33,9 | 36 | 13-61 |
| среднее | 11,8 | 22 | 22,0 | 17 | 447,1 | 9 | 40,7 | 27 | ||
Ур = 47,5 + 0,42N; Ур = 35,1 + 0,34Р;
Ур = 35,6 + 0,02К
Здесь, как и в дерново-подзолистых почвах, значительную долю изменчивости урожайности озимой пшеницы можно также отнести на действие минерального азота и его форм.
Химический состав и качество зерна озимых зерновых культур
Вариабельность минерального азота в дерново-подзолистых почвах отразилась на изменчивости содержания общего азота в зерне озимых культур, коэффициенты вариации его в зерне находились в пределах средней степени вариабельности (12-17%). Содержание подвижных форм фосфора и калия было подвержено меньшей изменчивости в сравнении с содержанием минерального азота, что определило слабое изменение концентрации валовых форм фосфора и калия в зерне (табл.11). Коэффициенты вариации их не превышали 10%.
Таблица 11. Вариабельность содержания питательных веществ в дерново-подзолистых почвах и химический состав зерна озимых культур
| Культура | № участка | Почва, мг/кг; коэффициент вариации V,% | Зерно, мг/кг; коэффициент вариации V,% | ||||||||||
| Nмин | V, % | Р2О5 | V, % | К2О | V, % | Nобщий | V, % | Р2О5 | V, % | К2О | V, % | ||
| Озимая рожь | 1 | 27,8 | 64 | 440,1 | 29 | 161,7 | 21 | 1,38 | 17 | 0,36 | 4 | 0,59 | 3 |
| 5 | 11,5 | 74 | 460,2 | 17 | 103,8 | 12 | 1,69 | 15 | 0,38 | 6 | 0,60 | 7 | |
| Озимая пшеница | 6 | 11,3 | 66 | 102,6 | 27 | 92,7 | 16 | 1,60 | 12 | 0,33 | 8 | 0,43 | 4 |
Пестрота содержания минерального азота в черноземе типичном (рис. 10) оказала влияние на содержание общего азота в зерне озимой пшеницы в меньшей степени, чем на дерново-подзолистых почвах. Коэффициенты вариации составляли 4-34%. Разброс данных по содержанию Р2О5 и К2О в почве был невысоким (табл.12).
Таблица 12. Вариабельность и содержание питательных веществ
в черноземе типичном и химический состав зерна озимой пшеницы
| № участка | Почва, мг/кг; коэффициент вариации V,% | Зерно, мг/кг; коэффициент вариации V,% | ||||||||||
| Nмин | V,% | Р2О5 | V,% | К2О | V,% | Nобщий | V,% | Р2О5 | V,% | К2О | V,% | |
| 1 | 11,2 | 53 | 50,0 | 14 | 801,6 | 12 | 3,04 | 7 | 0,43 | 8 | 0,54 | 10 |
| 2 | 16,3 | 89 | 41,9 | 18 | 592,4 | 18 | 3,66 | 34 | 0,40 | 6 | 0,57 | 9 |
| 3 | 29,0 | 46 | 40,8 | 9 | 479,2 | 5 | 2,84 | 5 | 0,39 | 9 | 0,49 | 9 |
| 4 | 25,7 | 58 | 27,7 | 13 | 438,0 | 4 | 2,63 | 8 | 0,40 | 6 | 0,72 | 51 |
| 5 | 9,8 | 47 | 63,2 | 26 | 495,2 | 8 | 2,80 | 4 | 0,40 | 5 | 0,56 | 7 |
| среднее | 18,4 | 59 | 44,7 | 16 | 561,3 | 10 | 2,99 | 12 | 0,40 | 7 | 0,58 | 17 |
Рис. 10. Содержание минерального азота в чернозёме типичном
2001 г.
Рис. 11. Содержание клейковины в зерне озимой пшеницы.
Вариабельность содержания минерального азота и его форм оказала существенное влияние на качество зерна озимой пшеницы. Коэффициент корреляции между содержанием минерального азота и белка составил 0,52, а между нитратным азотом и белком – 0,83 при вероятности 90% (рис. 11). При этом разница в содержании белка между участками составила 5,4%, в содержании клейковины – 8,9% (табл.13).
Таблица 13. Содержание минерального азота в черноземе типичном
и качество зерна озимой пшеницы
| № участка | Почва, мг/кг | Зерно | ||||
| Nмин | N-NO3 | N-NH4 | белок | клейковина | ИДК | |
| 1 | 11,2 | 3,5 | 7,7 | 17,3 | 36,3 | 72 |
| 2 | 16,3 | 1,8 | 14,5 | 15,2 | 33,4 | 71 |
| 2 | 29,0 | 2,9 | 26,1 | 16,2 | 35,2 | 75 |
| 4 | 25,7 | 2,9 | 23,3 | 15,0 | 33,0 | 72 |
| 5 | 2,8 | 1,6 | 8,2 | 11,9 | 27,4 | 73 |
| среднее | 18,4 | 2,4 | 16,7 | 16,2 | 34,0 | 73 |
Такой разброс данных на одном поле может повлиять на снижение качества зерна, поскольку в одной партии будет находиться продукция, относящаяся к различным классам.
Наиболее трудоемкой операцией при локальном обследовании является взятие почвенных проб. С целью её механизации разработана (при нашем участии) конструкция мобильного почвопробоотборника, позволяющего осуществлять взятие проб с одновременной наземной привязкой к координатам поля (М., 2007). Для последующего дифференцированного внесения минеральных удобрений предложена конструкция специальной машины на базе зернотуковой сеялки (М. 2004).
Агроэкономическая и биоэнергетическая оценка дифференциации доз минеральных удобрений с учетом внутрипольной неоднородности содержания питательных веществ в почве
Чтобы установить целесообразность дифференциации доз минеральных удобрений с учётом внутрипольной неоднородности содержания питательных веществ в почве проведены экономические и биоэнергетические расчёты. Оценку эффективности минеральных удобрений проводили по величине прироста урожая за счёт увеличения дозы в сравнении с той, которая рассчитывалась по среднему содержанию питательного вещества на всём поле и за счёт уменьшения дозы удобрения на участках поля, где обеспеченность питательным веществом превышала средний показатель. Стоимость прибавки урожая рассчитывали по ценам закупочной интервенции, установленным на 2009 год. Затраты на применение удобрений определяли по стоимости минеральных удобрений, расходов на уплату НДС, на доставку, хранение, складскую переработку и внесение удобрений. Для расчётов были взяты наиболее распространённые формы удобрений. Из азотных – это аммиачная селитра, из фосфорсодержащих – аммофос, из калийных – хлористый калий.
Результаты исследований дали возможность оценить величины завышения и занижения доз минеральных удобрений в сравнении с дозой, рассчитанной по среднему содержанию питательного вещества в почве по всему полю. Расчеты, выполненные в натуральном и денежном выражении, позволили сопоставить эти составляющие и дать экономическую оценку полученным результатам. Из приведённых данных следует, что внутрипольная вариабельность содержания минерального азота в различных почвах оказала существенное влияние на эффективность дифференциации доз азотных удобрений под озимые зерновые культуры.
В одних случаях эффект определялся стоимостью прибавки урожая за счёт повышения дозы на участках поля, где содержание минерального азота было ниже среднего. Сюда относятся поле под озимой пшеницей в ОПХ ВНИПТИОУ; второе поле – СПК «Красная звезда» и первое – СПК «Мир» (табл.14). В других – экономией затрат на применение удобрений за счёт снижения доз (ОПХ им. Мерецкова и первое поле СПК «Красная звезда»). В третьих – эффективность складывается как за счёт первой, так и второй составляющих (ОПХ «Белоусовское» и второе поле СПК «Мир»).
Таблица 14. Эффективность дифференциации доз азотных удобрений под озимую пшеницу с учетом внутрипольной неоднородности
содержания минерального азота в почве
| Плановая урожайность, ц/га | Доза азота, кг/га | Прирост урожая за счет дифференциации доз | Экономия за счёт дифференциации доз, руб./га | Общий экономический эффект, руб./га | Прирост выхода нетто-энергии МДж/га | ||
| 1 | 2 | ц/га | руб./га | ||||
| Дерново-подзолистая, ОПХ «ВНИПТИОУ» | |||||||
| 45 | 60 | 67 | 1,2 | 660 | -233 | 427 | 1368 |
| Дерново-подзолистая, ОПХ «Белоусовское» | |||||||
| 40 | 55 | 45 | 0,7 | 385 | 310 | 695 | 2018 |
| Серая лесная, ОПХ им. Мерецкова | |||||||
| 60 | 120 | 113 | - | - | 213 | 213 | 606 |
| Чернозём выщелоченный, СПК «Красная Звезда» | |||||||
| 30 | 45 | 43 | - | - | 52 | 52 | 1705 |
| 30 | 23 | 34 | 1,0 | 410 | -381 | 29 | 1740 |
| Чернозём типичный, СПК «Мир» | |||||||
| 50 | 50 | 55 | 1,3 | 715 | -149 | 566 | 173 |
| 50 | 50 | 47 | 0,9 | 495 | 99 | 594 | 692 |
Примечание. 1- доза, рассчитанная по среднему содержанию азота; 2 – доза, рассчитанная с учётом внутрипольной неоднородности содержания минерального азота.
Общий экономический эффект при дифференциации доз аммиачной селитры под озимую пшеницу достигал 29–695 руб./га.
Дифференциация доз фосфора на всех типах почв с экономической точки зрения была позитивной, несмотря на более низкую вариабельность содержания подвижного фосфора в сравнении с минеральным азотом. Вклад стоимости прибавки урожая озимой пшеницы за счет увеличения доз и экономии затрат при их снижении распределялся примерно поровну (табл. 15), но приоритет был на стороне первой.
Общий экономический эффект колебался от 120 до 605 руб./га. При увеличении дозы фосфора на участках ниже среднего содержания Р2О5, стоимость прибавки урожая для всего поля перекрывала затраты на дополнительное внесение фосфорсодержащих удобрений.
В связи с тем, что вариабельность содержания подвижного калия в исследуемых почвах была наименьшей в сравнении с минеральным азотом и подвижным фосфором, эффект от дифференциации доз калия оказался несколько ниже, чем от азота и фосфора (табл. 16). Поскольку прибавка урожая озимой пшеницы от увеличения дозы калия была невысокой, её стоимость не покрывала затрат на применение калийного удобрения.
Таблица 15. Эффективность дифференциации доз фосфорных удобрений под озимую пшеницу с учетом внутрипольной неоднородности
содержания подвижного фосфора в почве
| Плановая урожайность, ц/га | Доза Р2О5, кг/га | Прирост урожая за счет дифференциации доз | Экономия за счёт дифференциации доз, руб./га | Общий экономический эффект, руб./га | Прирост выхода нетто-энергии МДж/га | ||
| 1 | 2 | ц/га | руб./га | ||||
| Дерново-подзолистая, ТОО «Мещерино» | |||||||
| 32 | 0 | 21 | 1,6 | 880 | -730 | 150 | 2367 |
| 28 | 53 | 40 | - | - | 450 | 450 | 164 |
| Дерново-подзолистая, ОПХ «Белоусовское» | |||||||
| 32 | 27 | 40 | 1,4 | 770 | -530 | 240 | 2139 |
| 32 | 27 | 33 | 1,2 | 660 | -299 | 361 | 1898 |
| Дерново-подзолистая, ОПХ «ВНИПТИОУ» | |||||||
| 45 | 35 | 46 | 1,0 | 370 | -202 | 168 | 1506 |
| Дерново-подзолистая, НИИСХ ЦРНЗ | |||||||
| 50 | 50 | 59 | 0,8 | 436 | -316 | 120 | 1203 |
| Серая лесная, ОПХ им. Мерецкова | |||||||
| 60 | 93 | 88 | 0,5 | 273 | 173 | 486 | 759 |
| Чернозём типичный, СПК «Мир» | |||||||
| 50 | 65 | 47 | - | - | 605 | 605 | 227 |
| 50 | 65 | 56 | - | - | 327 | 327 | 126 |
| 50 | 46 | 58 | 1,1 | 605 | -405 | 200 | 1658 |
Примечание. 1- доза, рассчитанная по среднему содержанию подвижного фосфора; 2 – доза, рассчитанная с учётом внутрипольной неоднородности содержания Р2О5.
Биоэнергетическая оценка эффективности дифференциации доз внесения удобрений с учётом неоднородности содержания питательных веществ в почве произведена по одному из наиболее существенных показателей – изменению выхода нетто-энергии, показывающей превышение количества энергии, накопленной в урожае, над затратами на его получение.
По энергетическим эквивалентам учитывали энергозатраты, связанные с увеличением (уменьшением) дозы вносимого удобрения, увеличением (уменьшением) урожайности зерновых. Полученные данные суммировали, давая картину изменения выхода нетто-энергии. Результаты расчетов приведены отдельными столбцами в таблицах 14-16.
Следует отметить, что экономическая оценка дифференциации доз внесения удобрений не всегда показывает положительный результат. Объясняется это существующим диспаритетом цен на удобрения и зерно, закупочные цены на которое явно занижены. В результате этого прибавки урожая по стоимости часто не покрывают затраты на необходимое увеличение дозы соответствующего удобрения.
Таблица 16. Эффективность дифференциации доз калийных удобрений под озимую пшеницу с учетом внутрипольной неоднородности
содержания подвижного калия в почве
| Плановая урожайность, ц/га | Доза К2О, кг/га | Прирост урожая за счет дифференциации доз | Экономия за счёт дифференциации доз, руб./га | Общий экономический эффект, руб./га | Прирост выхода нетто-энергии МДж/га | ||
| 1 | 2 | ц/га | руб./га | ||||
| Дерново-подзолистая, ТОО «Мещерино» | |||||||
| 32 | 38 | 36 | - | - | 24 | 24 | 17 |
| 28 | 34 | 30 | - | - | 86 | 86 | 33 |
| Дерново-подзолистая, ОПХ «Белоусовское» | |||||||
| 35 | 42 | 31 | - | - | 412 | 412 | 91 |
| Дерново-подзолистая, ОПХ «ВНИПТИОУ» | |||||||
| 45 | 54 | 57 | 0,4 | 220 | -55 | 165 | 633 |
| Дерново-подзолистая, НИИСХ ЦРНЗ | |||||||
| 50 | 42 | 50 | 1,0 | 545 | -171 | 374 | 99 |
| Серая лесная, ОПХ им. Мерецкова | |||||||
| 60 | 50 | 58 | 1,1 | 600 | -171 | 429 | 1743 |
Примечание. 1- доза, рассчитанная по среднему содержанию подвижного калия; 2 – доза, рассчитанная с учётом внутрипольной неоднородности содержания К2О.
Энергетические же показатели во всех случаях чётко показывают положительный эффект, что полностью соответствует основной цели такого способа использования минеральных удобрений.
ВЫВОДЫ
- При сплошном агрохимическом обследовании содержание подвижного фосфора в почве элементарных участков существенно различалось внутри поля. В дерново-подзолистых почвах и черноземе типичном только 7-22% пашни входило в одну группу содержания фосфора, а остальные относились к двум и более категориям обеспеченности Р2О5.
- Вариабельность содержания подвижного калия отчетливо наблюдалась в дерново-подзолистых почвах, 78-88% полей которых характеризовалось несколькими группами обеспеченности К2О. В черноземных почвах эти значения менее выражены, хотя и здесь встречались поля с тремя и более уровнями обеспеченности.
- Диапазон колебаний по содержанию питательных веществ был весьма велик. В дерново-подзолистых почвах коэффициенты вариации содержания подвижного фосфора составляли 22-99%, подвижного калия – 12-64%; в черноземах соответственно – 20-25% и 8-12%.
- Результаты локального агрохимического обследования свидетельствуют о том, что содержание минерального азота в исследуемых почвах различалось на отдельных полях в 10 и более раз. В дерново-подзолистых почвах коэффициенты вариации составляли 32-69%, в серой лесной почве – 87%, в черноземе выщелоченном – 24-52%, черноземе типичном – 22-59%. Коэффициенты вариации по фосфору находились в пределах от 16 до 39%; калию – от 9 до 20%. Наибольшая вариабельность наблюдалась в почвах Центрального Нечерноземья и в выщелоченном черноземе Среднего Поволжья.
5. Внутрипольная неоднородность в содержании питательных веществ повлияла на урожайность зерновых культур. Урожайность озимой ржи на разных полях дерново-подзолистой почвы находилась в пределах 9,0-32,5 ц/га и 14,1-33,0 ц/га, озимой пшеницы – 27,0-90,0 ц/га, при коэффициентах вариации соответственно 28, 21 и 29%. На черноземе типичном урожайность озимой пшеницы составляла по участкам поля 13-69 ц/га, а коэффициенты вариации – 10-36%.
6. В пределах элементарных участков зависимость урожайности от содержания питательных веществ в почве описывается линейными уравнениями парной регрессии. Эта зависимость более значима на дерново-подзолистых почвах (коэффициенты корреляции для минерального азота и подвижного фосфора соответственно достигали 0,68 и 0,45) в сравнении с чернозёмами типичными.
7. Внутрипольная вариабельность содержания минерального азота в почве оказала существенное влияние на содержание общего азота в зерне озимой пшеницы. На черноземе типичном в соответствии с обеспеченностью почвы доступным азотом содержание его в зерне колебалось от 2,1 до 3,0%, содержание белка – от 11,9 до 17,3%, клейковины – от 27,4 до 36,3%. Вариабельность обеспеченности почвы подвижными формами фосфора и калия не оказала существенного влияния на их содержание в зерне озимой пшеницы.
8. Дифференциация доз азотных удобрений под озимую пшеницу в соответствии с содержанием минерального азота в почве во всех случаях обеспечила экономический эффект от 29 до 695 руб./га. Дифференциация фосфорсодержащих удобрений под озимую пшеницу позволила получить от 120 до 605 руб./га условного чистого дохода. Эффект от дифференциации доз калия оказался несколько ниже в сравнении с азотом и фосфором (от 24 до 429 кг/га).
9. Биоэнергетическая оценка дифференциации доз применяемых удобрений позволила установить постоянно присутствующий прирост выхода нетто-энергии как за счёт увеличения урожайности, так и изменения количества применяемых удобрений. Наибольшее влияние на выход энергии оказывают азотные и фосфорные удобрения – соответственно до 2018 и 2367 МДж/га.
Предложения производству
1. Полученные материалы по оценке внутрипольной неоднородности содержания питательных веществ должны применяться в качестве элемента точных технологий при возделывании зерновых культур.
2. Результаты исследований следует использовать при разработке исходных требований на технологические операции и машины для дифференцированного внесения минеральных удобрений.
3. Целесообразность дифференциации доз питательных веществ необходимо определять экономическими расчетами, исходя из складывающихся или прогнозируемых цен на удобрения и сельскохозяйственную продукцию. В настоящее время основанием для этого могут служить агрохимические картограммы или паспорта полей, в которых должны быть отражены результаты обследования по элементарным участкам.
Список работ, опубликованных по теме диссертации
- Леонова Е.В. Внедрение точных технологий – проблемы и решения /В.Г. Егоров, В.Ф. Попов, Е.В. Леонова// – Материалы Международной научно-практической интернет-конференции «Инновационные технологии механизации, автоматизации и технического обслуживания в АПК». ФГУ ВПО Орловский гос. аграрный университет. Орёл: 2008. – С. 49-53.
- Леонова Е.В. Техника для точных технологий производства зерна в ЦРНЗ /В.Г. Егоров, Е.В. Леонова// «АгроЭкоИнфо», 2009, №1, http://agroecoinfo.narod.ru/jornal/STATYI/2009/l/st_04.doc.- 0420900076\0004.
- Леонова Е.В. Внутрипольная неравномерность содержания питательных веществ в почвах ЦРН /Е.В. Леонова // Вестник ФГОУ ВПО МГАУ им. В.П. Горячкина. М., 2007. – Вып. 3 (23). – Часть 1. – С. 71-72.
- Леонова Е.В. Контактный метод почвенной диагностики в точном земледелии /В.Ф. Попов, В.Д. Черевиков, Е.В. Леонова// Вестник ФГОУ ВПО МГАУ им. В.П. Горячкина. М., 2007. Вып. 3 (23). – Часть 2. – С. 88-91.
- Леонова Е.В. Комбинированная машина для дифференцированной подкормки озимых зерновых культур /В.Д. Черевиков, В.Ф. Попов, Е.В. Леонова //Теория и проектирование машин и оборудования: материалы научно-технической конференции, посвященной 100-летию И.И. Смирнова./ Донской государственный технический университет. Ростов-на-Дону: 2004. – С. 171-172.
- Леонова Е.В. К технико-экономическому обоснованию применения точных технологий при внесении минеральных удобрений /В.Д. Черевиков, С.А. Шафран, В.Ф. Попов, В.М. Пупынин, Е.В. Леонова // - Автоматизация и информационное обеспечение производственных процессов в сельском хозяйстве: сборник докладов IХ международной научно-практической конференции г. Углич. М., 2006. – Ч. 1. – С. 128-132.
- Леонова Е.В. Оценка внутрипольной неравномерности содержания питательных веществ в почвах ЦРНЗ /С.А. Шафран, В.Д. Черевиков, Е.В. Леонова / «Плодородие», 2008, № 1-2. – C. 33-34.
- Разработка технологии дифференцированной подкормки и защиты зерновых культур с использованием новой техники: Отчет о НИР (заключительный) //ГНУ ВНИПТИХИМ: Руководитель – С.А. Шафран, В.Д. Черевиков. ГР 01200300615, - инв.№02200300097. Немчиновка, 2002. – 69 с.
- Система интенсивных, высокоинтенсивных технологий и машин для производства зерна в Московской области// Под редакцией Войтовича Н.В., Егорова В.Г. и др.: НИИСЗ ЦРНЗ, 2006. – 138 с.
- Проведение исследований и разработка технологии дифференцированного допосевного внесения минеральных удобрений, обеспечивающей выравнивание внутрипольной неоднородности плодородия почв: Отчет о НИР (заключительный) //ГНУ ВНИПТИХИМ: Руководитель – В.Д. Черевиков. ГР 01200300616, - инв.№02200300087. - Немчиновка, 2002. – 58 с.
