Vladivostok, Vladivostok, Russian Federation
The purpose of the work is to study the effect of various fertilizer systems in the crop rotation of a long-term agrochemical station on the yield of cultivated crops in the conditions of the Primorsky Region. This paper summarizes the results of nine rotations of a long-term stationary field experiment established in 1941 on bleached meadow-brown heavy loamy soil based on a nine-field crop rotation. The use of different fertilizer systems during nine rotations of crop rotation increased the yield of agricultural crops, in comparison with the control variant without fertilizers, on average for the experimental variants, by 23.1–25.8 %. At the same time, soybean and spring wheat react differently to long-term fertilization. It was established that spring wheat, on average for nine rotations, formed the highest yield of 23.6 c/ha on the mineral system with a double dose of NPK, the increase to the control was 38.0 %. The highest soybean yield (of 18.2 q/ha) on average over the period of research, was obtained on a complex fertilizer system with a double dose of NPK, an increase to the control was 15.9 %. As a result of many years of research, it was found that in the variant without fertilizers, the crop rotation productivity was in the range of 10.9–31.9 c/ha of grains units. Studies have shown that productivity increased with each successive rotation. This became possible due to the observance of crop rotation, the supply of organic matter with root and crop residues of cultivated crops, the presence in the crop rotation of perennial grasses used as green manure fertilizer and the use of new more productive varieties.
fertilizer systems, crop rotation, productivity, wheat, soybeans
Введение. В повышении продуктивности агроценозов и воспроизводстве плодородия существенное значение имеет эффективное использование удобрений и севооборотов, что связано с их благоприятным влиянием на влагообеспеченность пашни, аккумуляцией в ней питательных элементов, уменьшением засоренности посевов и зараженности фитопатогенами [1–3].
Мобилизация питательных веществ под действием почвенных микроорганизмов, физико-химических и химических процессов происходит все время, но для получения высокого урожая зачастую недостаточно тех количеств, которые формируются в почве за вегетационный период [4, 5].
Правильно подобранный севооборот с занятым сидеральным паром способствует сохранению плодородия почв и более полной реализации генетического потенциала возделываемых культур [6–9].
Длительные полевые опыты по изучению систем применения удобрений в севооборотах позволяют получить наиболее полную информацию о влиянии систематического применения удобрений на продуктивность сельскохозяйственных культур, баланс элементов минерального питания, изменение агрохимических свойств почв и экологическое воздействие на окружающую среду [10, 11].
Цель исследований – изучение влияния различных систем удобрений в севообороте длительного агрохимического стационара на урожайность возделываемых культур в Приморском крае.
Объекты и методы. Исследования проведены на поле № 7 агрохимического стационара, заложенного в 1941 г. на основе девятипольного севооборота (1. Клевер 1-го года пользования. 2. Соя. 3. Пшеница. 4. Соя. 5. Пшеница с подсевом клевера. 6. Клевер 1-го года пользования. 7. Пшеница. 8. Соя. 9. Пшеница с подсевом клевера) в ФНЦ агробиотехнологий Дальнего Востока им. А.К. Чайки. Агрохимический стационар зарегистрирован в Географической сети опытов с удобрениями. Почва опытного участка – лугово-бурая отбеленная, тяжелосуглинистая. До закладки опыта почва характеризовалась низким содержанием подвижного фосфора – 12,5 мг/кг и обменного калия – 60 мг/кг почвы, повышенным содержанием гумуса – 4,8 %, слабокислой реакцией почвенной среды – рНKCl 5,1. Первая ротация севооборота на поле № 7 началась в 1944 г., в 2022 г. идет восьмой год девятой ротации. Периоды прохождения ротаций следующие: I. 1944–1952 гг. II. 1953–1960 гг. III. 1961–1969 гг. IV. 1970–1978 гг. V. 1979–1987 гг. VI. 1988–1996 гг. VII. 1997–2005 гг. VIII. 2006–2014 гг. IX. 2015–2023 гг.
Опыт включал следующие системы удобрений: 1. Контроль (без удобрений). 2. Н40 + И4,5 + 1NPK. 3. Н40 + И4,5 + 2NPK. 4. И4,5 + 1NPK. 5. 2NPK. Одинарная доза – N30P45K45, двойная доза – N60P90K90. Минеральные удобрения вносили в виде диаммофоски (N10P26K26) и аммиачной селитры. Навоз и известь вносили в занятом пару в начале каждой ротации севооборота, минеральные удобрения – ежегодно. Общее количество внесенных удобрений за период исследований по вариантам: 1. Контроль (без удобрений). 2. Навоз(Н)260Известь(И)17N1150Р1860К1290. 3. Н240И17N3048Р3290К2790. 4. И23N1755Р2103К1440. 5. N2914Р3250К2475.
Общая площадь делянок – 250 м2, учетная – 150 м2, повторность – трехкратная.
Навоз вносился с первой по седьмую ротацию. В восьмую ротацию севооборота применение навоза было исключено и введено дополнительно поле бобовых многолетних трав. В результате поступление органического вещества стало осуществляться за счет запашки зеленой массы клевера на сидерат (одно поле) и пожнивных остатков клевера (второе поле), сои и пшеницы.
Для посева на стационаре в разные годы использовали районированные в крае сорта сои и яровой пшеницы. В первой ротации высевали яровую пшеницу сорт Штрубе, во 2-й и 3-й – Дальневосточная, в 4-й и 5-й – Приморская 14, в 6-й и 7-й – Приморская 21, в 8-й и 9-й – Приморская 39. С первой ротации по пятую возделывали сорт сои Приморская 529, в 6-й – Приморская 13, в 7-й – Приморская 69, в 8-й – Приморская 81, в 9-й – Муссон.
Результаты и их обсуждение. Исследования, проведенные в агрохимическом стационаре, показали, что в контрольном варианте за девять ротаций продуктивность севооборота составила от 10,9 до 31,9 ц/га зерн. ед. (табл. 1). Следует отметить, что она не только не снижалась, а увеличивалась от ротации к ротации, тем самым подтверждая, что соблюдение севооборота является одним из важных факторов стабилизации урожайности культур и роста эффективного плодородия почвы за счет увеличения объемов поступления органического вещества с корневыми и пожнивными остатками возделываемых культур. В почвенно-климатических условиях Приморского края, при использовании в севообороте многолетних трав и других культур на зеленое удобрение, в среднем без применения систем удобрений возможно получить до 18 ц/га зерн. ед. Установлено, что дальнейший рост продуктивности севооборота невозможен без дополнительного внесения удобрений, прежде всего минеральных, которые позволяют быстро и в нужных количествах обеспечить растения элементами питания. При рациональном использовании различных систем удобрений прибавка продуктивности сельскохозяйственных культур в среднем за девять ротаций севооборота по вариантам опыта превысила контроль на 23,1–25,8 %.
Исследования показали, что продуктивность сельскохозяйственных культур значительно варьирует по ротациям и зависит от эффективности систем удобрений. Так, сравнительно высокая эффективность двойной дозы минеральных удобрений прослеживается со второй по четвертую ротацию, прибавка составила 41,6–53,0 %, в дальнейшем, в восьмой и девятой ротации, при относительно высокой продуктивности в контрольном варианте произошло снижение прибавки до 16,9–27,9 %.
Таблица 1
Продуктивность полевого севооборота по ротациям, ц/га зерн. ед.
|
Вариант |
Ротация севооборота |
Средняя с I– IX |
||||||||
|
I |
II |
III |
IV |
V |
VI |
VII |
VIII |
IX |
||
|
Контроль |
10,9 |
11,2 |
12,5 |
13,7 |
17,7 |
18,5 |
21,3 |
31,9 |
26,5 |
18,2 |
|
Н40+ И4,5 + 1NPK |
12,1 |
17,8 |
17,6 |
20,4 |
20,1 |
25,5 |
20,8 |
39,1 |
32,4 |
22,9 |
|
Н40+ И4,5 + 2NPK |
10,0 |
17,4 |
17,7 |
20,3 |
18,8 |
27,8 |
20,4 |
36,4 |
34,1 |
22,5 |
|
И4,5 + 1NPK |
10,8 |
16,9 |
16,4 |
18,6 |
19,5 |
25,1 |
22,1 |
38,3 |
33,5 |
22,4 |
|
2NPK |
11,6 |
17,2 |
17,7 |
19,7 |
19,2 |
24,3 |
20,4 |
37,3 |
33,9 |
22,4 |
Главным показателем эффективности применяемых систем удобрений является урожайность сельскохозяйственных культур. Культуры по-разному реагируют на длительное возделывание их в севообороте. Исследования показали, что яровая пшеница в среднем сформировала наибольшую урожайность на минеральной системе с двойной дозой NPK, прибавка к контролю составила 38,0 % (табл. 2). Преимущества комплексной системы с двойной дозой удобрений по сравнению с одинарной дозой не выявлено. Урожайность яровой пшеницы от ротации к ротации повышалась не только за счет севооборота и применения различных систем удобрений, но и за счет использования новых, более продуктивных сортов, что позволило на контрольном варианте к девятой ротации севооборота получить достаточно высокую урожайность – 30,4 ц/га. Проведенный дисперсионный анализ показал, что в среднем за 78-летний период в изменении урожайности вклад сорта составляет 75,4 %; удобрений – 3,9; случайных факторов – 20,7 %.
Таблица 2
Урожайность яровой пшеницы по ротациям севооборота, ц/га
|
Вариант |
Ротация севооборота, сорт |
Средняя за I– IX ротации |
||||||||
|
I. Штрубе |
II. Дальневосточная |
III. Дальневосточная |
IV. Приморская 14 |
V. Приморская 14 |
VI. Приморская 21 |
VII. Приморская 21 |
VIII. Приморская 39 |
IX. Приморская 39 |
||
|
Контроль |
9,5 |
10,8 |
11,2 |
14,2 |
17,6 |
17,4 |
6,9 |
35,8 |
30,4 |
17,1 |
|
Н40+ И4,5 + 1NPK |
12,0 |
18,0 |
19,5 |
21,8 |
20,3 |
29,0 |
7,0 |
45,4 |
37,3 |
23,4 |
|
Н40+ И4,5 + 2NPK |
8,2 |
18,8 |
20,0 |
21,4 |
17,8 |
31,7 |
6,3 |
41,1 |
41,0 |
22,9 |
|
И4,5 + 1NPK |
10,9 |
17,4 |
16,8 |
20,2 |
19,1 |
30,5 |
7,2 |
44,7 |
37,4 |
22,7 |
|
2NPK |
11,5 |
18,2 |
20,4 |
21,8 |
19,1 |
30,5 |
5,7 |
44,1 |
41,5 |
23,6 |
|
Среднее по сорту |
10,4 |
16,6 |
17,6 |
19,9 |
18,8 |
27,8 |
6,6 |
42,2 |
37,5 |
21,9 |
Установлено, что урожайность сои сорта Приморская 529 с первой по пятую ротацию севооборота не превышала 17,2 ц/га (табл. 3). В дальнейшем, после смены на более продуктивные сорта, была получена максимальная урожайность у сорта Муссон в девятой ротации с применением одинарной дозы (N30P45K45) минеральных удобрений на фоне извести. В среднем за период исследований прибавка урожайности по сравнению с контролем варьировала от 7,6 до 15,9 %. Дисперсионный анализ показал, что доля влияния сорта на урожайность сои составляет 78,6 %; удобрений – 4,9; случайных факторов – 16,5 %.
Таблица 3
Урожайность сои по ротациям севооборота, ц/га
|
Вариант опыта |
Ротация севооборота, сорт |
Средняя за I–IX ротации |
||||||||
|
I. Приморская 529 |
II. Приморская 529 |
III. Приморская 529 |
IV. Приморская 529 |
V. Приморская 529 |
VI. Приморская 13 |
VII. Приморская 69 |
VIII. Приморская 81 |
IX. Муссон |
||
|
Контроль |
13,0 |
10,0 |
11,5 |
11,2 |
15,1 |
16,7 |
22,3 |
22,4 |
19,4 |
15,7 |
|
Н40+ И4,5 + 1NPK |
10,4 |
15,1 |
14,0 |
16,2 |
17,2 |
18,8 |
21,7 |
25,3 |
23,5 |
18,0 |
|
Н40+ И4,5 + 2NPK |
13,1 |
13,8 |
13,8 |
16,4 |
16,7 |
20,4 |
21,4 |
25,1 |
23,2 |
18,2 |
|
И4,5 + 1NPK |
9,0 |
14,1 |
13,8 |
14,5 |
16,9 |
16,9 |
23,2 |
24,6 |
25,4 |
17,6 |
|
2NPK |
10,2 |
13,9 |
13,6 |
15,1 |
16,5 |
15,4 |
21,7 |
23,2 |
22,4 |
16,9 |
|
Среднее по сорту |
11,1 |
13,4 |
13,3 |
14,7 |
14,5 |
17,6 |
22,1 |
24,1 |
22,8 |
17,3 |
В результате исследований за 78 лет выявлено, что сорта по-разному реагировали на изучаемые системы удобрений. Несмотря на значительное влияние сорта на урожайность, нами выявлено стабильное повышение продуктивности изучаемых культур от применения систем удобрений. Рост продуктивности севооборота невозможен без дополнительного внесения удобрений, прежде всего минеральных.
Заключение. В почвенно-климатических условиях Приморского края на лугово-бурой отбеленной почве, при использовании в севообороте многолетних трав и других культур на зеленое удобрение без применения систем удобрений, возможно получить до 18 ц/га зерн. ед. Яровая пшеница формирует наибольшую урожайность на минеральной системе с двойной дозой N60P90K90. Максимальная урожайность у сои сорта Муссон выявлена в девятой ротации с применением одинарной дозы минеральных удобрений N30P45K45 на фоне извести. Прибавка урожайности сои по сравнению с контролем варьировала от 7,6 до 15,9 %. В увеличении урожайности вклад сорта составляет у яровой пшеницы 75,4 %; вклад систем удобрений – 3,9, у сои – 78,6 и 4,9 % соответственно.
Таким образом, для достижения наибольшей урожайности сои и пшеницы в хозяйствах Приморского края необходимо широкое использование зеленых удобрений и комплексных минеральных удобрений с высоким содержанием азота, фосфора и калия для пшеницы и средним их содержанием для сои.
1. Ponkratenkova I.V., Gavrilova A.Yu., Merzlaya G.E. Dinamika produktivnosti polevogo sevooborota i agrohimicheskih svoystv dernovo-podzolistoy pochvy pri dlitel'nom primenenii udobreniy // Sb. st. po mat-lam V Mezhdunar. nauch.-prakt. konf., posvyasch. 15-letiyu kaf. tehnologii hraneniya i pererabotki zhivotnovodcheskoy produkcii Kubanskogo GAU / pod red. A.A. Nesterenko. Krasnodar, 2019. S. 424–428.
2. Sinegovskaya V.T., Naumchenko E.T. Sistema udobreniy kak sredstvo vosproizvodstva plodorodiya pochvy i stabilizacii produktivnosti polevogo sevooborota // Vestnik Rossiyskoy sel'skohozyaystvennoy nauki. 2020. № 1. S. 38–41.
3. Zhulanova V.N., Zharova T.F. Vliyanie sevooborotov na plodorodie pochv i produktivnost' yarovoy pshenicy // Vestnik KrasGAU. 2015. № 1. S. 18–22.
4. Rudoy N.G., Trubnikov Yu.N. Produktivnost' zernoparopropashnogo sevooborota na chernozemah v Prieniseyskoy Sibiri // Vestnik KrasGAU. 2016. № 2. S. 134–138.
5. Zhuravlev D.Yu., Yaroshenko T.M., Klimova N.F. Prduktivnost' sevooborota pri dlitel'nom primenenii mineral'nyh udobreniy v izmenyayuschihsya klimaticheskih usloviyah stepnogo Povolzh'ya // Agrarnyy nauchnyy zhurnal. 2022. № 5. S. 21–26.
6. Lukin S.M., Merzlaya G.E. Sravnitel'naya effektivnost' razlichnyh sistem udobreniya pri dlitel'nom ih primenenii v sevooborotah // Plodorodie. 2016. № 5. S. 42–46.
7. Dzyuin A.G. Vliyanie sistem udobreniy v dlitel'nom stacionare na produktivnost' sevooborota i agrohimicheskie pokazateli pochvy // Mezhdunarodnyy zhurnal prikladnyh i fundamental'nyh issledovaniy. 2019. № 5. S. 103–108.
8. Vliyanie dlitel'nogo primeneniya udobreniy na pokazateli rosta, urozhaynost' i kachestvo zerna ozimoy pshenicy / S.H. Dzanagov [i dr.] // Agrohimiya. 2019. № 4. S. 31–38.
9. Metodologicheskie osnovy proizvodstva zadannogo kolichestva prodovol'stvennogo zerna v sevooborotah Central'nogo Chernozem'ya / A.S. Akimenko [i dr.] // Zemledelie. 2021. № 4. S. 10–13.
10. Vliyanie razlichnyh sistem udobreniy na urozhaynost' soi i pshenicy v sevooborote dlitel'nogo opyta na agrohimicheskom stacionare FNC agrobiotehnologiy Dal'nego Vostoka im. A.K. Chayki / R.V. Timoshinov [i dr.] // Vestnik DVO RAN. 2021. № 3. S. 75–80.
11. Naliuhin A.N. 80 let Geograficheskoy seti opytov s udobreniyami // Plodorodie. 2021. № 3. S. 6–8.
