Cel' issledovaniy – agroekonomicheskoe obosnovanie zapashki pobochnoy produkcii, obrazuyuscheysya pri vyraschivanii yarovoy pshenicy na razlichnyh agrofonah. Issledovaniya provodili v polevyh usloviyah v severnoy lesostepi Zaural'ya s 2013 po 2016 g. na pahotnom chernozeme vyschelochennom. Varianty opyta predusmatrivali vnesenie vozrastayuschih doz mineral'nyh udobreniy, neobhodimyh dlya polucheniya urozhaynosti ot 3,0 do 6,0 t/ga zerna. V kachestve kontrolya ispol'zovalsya estestvennyy agrofon. Posle uborki zernovyh kul'tur soloma izmel'chalas' kombaynom i razbrasyvalas' po variantam opyta. Uchet massy solomy i otbor ee na opyty vypolnyali pri snopovom analize, posle opredelyali soputstvuyuschie pokazateli soderzhaniya azota, fosfora i kaliya. Ustanovleno, chto urozhaynost' yarovoy pshenicy na variante s estestvennym agrofonom v srednem za gody issledovaniy sostavila 2,0 ± 0,1 t/ga zerna, pri etom vyhod solomy dostigal 2,4 ± 0,1 t/ga. Vnesenie mineral'nyh udobreniy v doze ot N40P10 do N180P140 kg d.v./ga obespechilo formirovanie ot 3,0 ± 0,1 do 4,9 ± 0,2 t/ga zerna i solomy ot 4,6 ± 0,3 do 6,4 ± 0,3 t/ga. Soderzhanie pitatel'nyh veschestv v rastitel'nyh ostatkah, vyraschennyh na variante s estestvennym agrofonom, sostavlyalo: azot 0,69 ± 0,05 %, fosfor 0,18 ± 0,01 i kaliy 0,67 ± 0,02 %. Na udobrennyh variantah soderzhanie NPK v solome yarovoy pshenicy bylo vyshe kontrolya i dostigalo: azot 1,15 ± 0,5 %, fosfor 0,22 ± 0,1, kaliy 1,10 ± 0,02 %. Posle provedeniya uborochnyh meropriyatiy v pochvu s rastitel'nymi ostatkami, vyraschennymi na kontrole (bez udobreniy), vozvraschaetsya azota – 17 kg/ga, fosfora – 4, kaliya – 16 kg/ga. Ispol'zovanie mineral'nyh udobreniy na planiruemuyu urozhaynost' yarovoy pshenicy privelo k uvelicheniyu zapasov pitatel'nyh veschestv v solome: azota 39–74 kg/ga, fosfora 9–14, kaliya 43–68 kg/ga. Stoimost' pitatel'nyh veschestv, zaklyuchennyh v solome yarovoy pshenicy, sostavlyaet na kontrole 1870 rub/ga. Na udobrennyh variantah – 4519–7852 rub/ga. Osnovnaya dolya prihoditsya na kaliy – do 60 %, na azot – do 30 % ot stoimosti pitatel'nyh veschestv. Rekomenduem na polyah, gde formiruetsya urozhaynost' bolee 4,0 t /ga zerna, solomu izmel'chat' i zapahivat'.
nitrogen, phosphorus, potassium, plant residues, spring wheat straw, nutrient reserves
Введение. В современных условиях рыночной экономики использование аграриями минеральных удобрений для питания растений с целью получения высоких урожаев сельскохозяйственных культур является неотъемлемой частью земледелия. Применение органических удобрений в виде навоза повсеместно распространено вблизи животноводческих ферм, тогда как побочную продукцию в виде соломы хозяйства стараются максимально вывезти с полей для получения дополнительной прибыли или собственной потребности. Неравномерное внесение органических удобрений и в дозах, не обеспечивающих положительный баланс гумуса, неминуемо приведет к дегумификации почв [1–3]. Особенно остро эта проблема наблюдается на удаленных участках пахотных почв.
Одним из альтернативных способов восполнения питательных веществ и обогащения органическим веществом является запашка соломы [4, 5]. В ранее проведенных исследованиях было установлено, что солома зерновых культур богата питательными веществами [6]. В составе воздушно-сухой массы растительных остатков содержится: азота – 0,5–1,4 %; фосфора – 0,2–0,3; калия – 0,5–1,6; кальция – 0,3–2,0; магния – 0,1–0,3 %. Также многочисленные исследования показали, что высокое соотношение C : N – 1 : 60 (80) в соломе зерновых культур стимулирует дополнительное потребление почвенного азота, а следовательно приводит к снижению урожайности сельскохозяйственных культур [7–10].
В посевах с высокими дозами минеральных удобрений накапливается значительное количество питательных веществ в растительных остатках. Поэтому запашка соломы является одним из основных источников экономической эффективности возделываемых сельскохозяйственных культур [11].
Цель исследования – агроэкономическое обоснование запашки соломы яровой пшеницы при использовании возрастающих доз минеральных удобрений в лесостепи Зауралья.
Материалы и методы. Исследование по влиянию возрастающих доз минеральных удобрений на содержание питательных веществ в соломе яровой пшеницы выполняли на опытном поле кафедры почвоведения и агрохимии ФГБОУ ВО ГАУ Северного Зауралья с 2013 по 2016 г.
Данная территория относится к северной лесостепи с континентальным, теплым и умеренно увлажненным климатом с периодически промывным типом водного режима. Почва – чернозем выщелоченный, тяжелосуглинистый. Содержание органического углерода в пахотном слое (0–30 см) варьировало от 4,44 до 5,25 % [12].
Исследования в опыте выполняли в зерновом севообороте (горохо-овсяная смесь – яровая пшеница – овес), чередование культур за годы исследований не менялось. Зеленую массу в занятом пару скашивали и вывозили с поля, а пожнивно-корневые остатки запахивали в почву. Размеры делянки – 4 × 25 м (
Отвальную обработку почвы проводили после уборки культур на глубину 20–
Рис. 1. Дозы минеральных удобрений для получения планируемой урожайности яровой пшеницы (2013–2016 гг.), кг д.в./га
После уборки зерновых культур солома измельчалась комбайном и разбрасывалась по вариантам опыта. Учет массы соломы и отбор ее на опыты выполняли при сноповом анализе. Сопутствующие показатели определяли следующими методами: азот – ГОСТ 13496.4-93; фосфор – ГОСТ 26657-85; калий – ГОСТ 30504-97; расчет НСР для средних данных за годы исследований [13]; математическую обработку данных и дисперсионный анализ проводили с использованием надстройки AgCStat [14].
Результаты и их обсуждение. Урожайность яровой пшеницы на варианте с естественным агрофоном в среднем за годы исследований составила 2,0 ± 0,1 т/га зерна, при этом выход соломы достигал 2,4 ± 0,1 т/га (табл. 1). Выращивание яровой пшеницы на варианте со средним агрофоном (NPK на 3,0 т/га зерна) позволило получить урожайность зерна на 63 % больше относительно контроля, который составил 3,3 т/га. Внесение минеральных удобрений положительно сказалось и на побочной продукции в виде соломы.
Таблица 1
Урожайность и выход соломы яровой пшеницы в зависимости
от уровня минерального питания (2013–2016 гг.), т/га
|
Вариант |
Урожайность, т/га |
Прибавка урожая, % от контроля |
||
|
Зерно |
Солома |
Зерно |
Солома |
|
|
Без удобрений |
2,0±0,1 |
2,4±0,1 |
– |
– |
|
NPK на 3,0 т/га зерна |
3,3±0,1 |
4,6±0,3 |
63 |
88 |
|
NPK на 4,0 т/га зерна |
3,9±0,1 |
5,5±0,3 |
93 |
126 |
|
NPK на 5,0 т/га зерна |
4,9±0,1 |
6,4±0,2 |
141 |
164 |
|
NPK на 6,0 т/га зерна |
4,9±0,2 |
6,4±0,3 |
140 |
164 |
На варианте с повышенным уровнем минерального питания урожайность яровой пшеницы была 3,9 ± 0,1 т/га зерна, что в 2 раза больше относительно варианта с естественным агрофоном. Прибавка урожая относительно контроля составила: зерно – 93 %, солома – 126 %.
Выращивание яровой пшеницы на варианте с высоким уровнем минерального питания (NPK на 5,0 т/га зерна) позволило получить 4,9 ± 0,1 т/га зерна и 6,4 ± 0,2 т/га соломы, что на 141 и 164 % выше относительно контроля. Внесение минеральных удобрений на варианте с более высоким уровнем минерального питания не дало существенных отличий.
Содержание питательных веществ в соломе, выращенной на варианте с естественным агрофоном (контроль), составило: азота – 0,69 ± 0,05 %, фосфора – 0,18 ± 0,01 % и калия – 0,67 ± 0,02 % (табл. 2). Внесение минеральных удобрений на планируемую урожайность яровой пшеницы с NPK на 3,0–6,0 т/га зерна не оказало существенного влияния на содержание фосфора в соломе (НСР05 = 0,02). Это обусловлено тем, что растение поглощает фосфор в первой половине вегетации и к моменту созревания максимально успевает его аккумулировать в зерне [15]. Тогда как содержание азота и калия в растительных остатках увеличивалось пропорционально возрастающим дозам минеральных удобрений.
Таблица 2
Содержание питательных веществ в соломе яровой пшеницы, выращенной
при различном уровне минерального питания (2013–2016 гг.), %
|
Вариант |
Азот |
Фосфор |
Калий |
|
Без удобрений |
0,69±0,05 |
0,18±0,01 |
0,67±0,02 |
|
NPK на 3,0 т/га зерна |
0,89±0,08 |
0,19±0,01 |
0,93±0,03 |
|
NPK на 4,0 т/га зерна |
0,71±0,06 |
0,20±0,01 |
0,90±0,02 |
|
NPK на 5,0 т/га зерна |
1,06±0,10 |
0,20±0,01 |
1,10±0,02 |
|
NPK на 6,0 т/га зерна |
1,15±0,05 |
0,22±0,01 |
1,07±0,01 |
|
НСР05 |
0,05 |
0,02 |
0,06 |
Содержание азота в соломе на вариантах с внесением минеральных удобрений в дозе N40P10 и N80P50 кг д.в./га составило 0,89 ± 0,08 и 0,71 ± 0,06 %. Повышение уровня минерального питания, необходимого для получения 5,0 и 6,0 т/га зерна, привело к увеличению содержания азота в побочной продукции, достигнув 1,06 ± 0,10 и 1,15 ± 0,05 % соответственно, что в 1,5 раза больше контроля. Столь высокое содержание азота в растительных остатках обусловлено поглощением его в период всей вегетации яровой пшеницы [16]. На варианте с естественным агрофоном содержание калия в соломе составило 0,67±0,02 %, тогда как на удобренных вариантах данный показатель варьировал от 0,93±0,03 до 1,07±0,01 %.
После проведения уборочных мероприятий на поле остается солома в виде побочной продукции, которая в процессе роста и развития растения накапливала питательные вещества для формирования зерна. В результате запашки соломы яровой пшеницы, которая произрастала на естественном агрофоне, в почву возвращается азота – 17 кг/га; фосфора – 4; калия – 16 кг/га (табл. 3).
Таблица 3
Влияние минеральных удобрений на запасы NPK в соломе пшеницы (2013–2016 гг.), кг/га
|
Вариант |
Азот |
Фосфор |
Калий |
Доля возврата, % |
|
|
Азот |
Фосфор |
||||
|
Без удобрений |
17 |
4 |
16 |
– |
– |
|
NPK на 3,0 т/га зерна |
41 |
9 |
43 |
102 |
87 |
|
NPK на 4,0 т/га зерна |
39 |
11 |
50 |
49 |
22 |
|
NPK на 5,0 т/га зерна |
68 |
13 |
70 |
45 |
14 |
|
NPK на 6,0 т/га зерна |
74 |
14 |
68 |
41 |
10 |
Внесение минеральных туков на планируемую урожайность привело к увеличению запасов питательных веществ в нетоварной продукции. На вариантах со средним и повышенным агрофоном содержание азота составило 41 и 39 кг/га; фосфора – 9 и 11; калия – 43 и 50 кг/га соответственно. Учитывая внесение минеральных удобрений на планируемую урожайность 3 т/га зерна, доля возврата питательных веществ достигла: азота – 102 %, фосфора – 87 %. При этом на варианте с NPK на 4,0 т/га зерна данный показатель был ниже в 2 и 4 раза соответственно относительно среднего агрофона.
В соломе пшеницы на удобренных вариантах (NPK на 5,0 и 6,0 т/га зерна) запасы питательных веществ составили: азота – 68 и 74 кг/га, фосфора 13 и 14, калия 70 и 68 кг/га. При этом доля возврата питательных веществ в почву при запашке растительных остатков достигала по азоту 45 и 41 %, по фосфору 14 и 10 % соответственно.
Как показали наши исследования, выход соломы напрямую зависит от урожайности зерна. Внесение минеральных удобрений на планируемую урожайность до 6,0 т/га зерна яровой пшеницы увеличивает выход соломы и содержание питательных веществ (азот, фосфор, калий) в ней. Учитывая запасы питательных веществ в соломе, был проведен расчет общего экономического эффекта запашки растительных остатков, в результате их стоимость на контроле составила 1870 руб/га, из которых 58 % приходилось на калий (рис. 2).
Рис. 2. Экономический эффект запашки соломы яровой пшеницы, выращенной
при различном уровне минерального питания, руб/га
Запашка соломы, выращенной на вариантах с NPK на 3,0 и 4,0 т/га зерна, увеличивает экономический эффект более чем в 2 раза относительно контроля – 4 519 и 4 815 руб/га соответственно. На вариантах с высоким агрофоном (NPK 5,0 и 6,0 т/га) значительно повышается содержание питательных веществ в соломе, что положительно отражается на экономии в следующем году – 7 443 и 7 852 руб/га соответственно.
Заключение. В запахиваемой соломе яровой пшеницы, которую выращивали на естественном агрофоне, содержится: азота – 0,69 ± 0,05 %; фосфора – 0,18 ± 0,01 и калия – 0,67 ± 0,02 %. Внесение удобрений на планируемую урожайность 3,0 т/га зерна и более увеличивает содержание азота до 1,15 ± 0,05 и калия до 1,10 ± 0,02 %. Содержание фосфора при внесении возрастающих доз минеральных удобрений не изменяется и остается в диапазоне 0,18–0,22 %. Экономический эффект от запашки соломы, выраженный в стоимостном эквиваленте элементов минерального питания, составляет при отсутствии удобрений 1 870 руб/га. При внесении удобрений на планируемую урожайность до 4,0 т/га зерна – 4 815 руб/га. На высоком агрофоне, где предусмотрено внесение удобрений на планируемые урожайности 5,0 и 6,0 т/га стоимость питательных веществ, заключенных в соломе, достигает 7 852 руб/га. Наибольший вклад в экономический эффект вносит калий, на долю которого приходится до 60 % от общей стоимости питательных веществ в соломе.
Рекомендуется на полях, где зерновые культуры выращивают при естественном агрофоне или вносят удобрения на планируемую урожайность до 4,0 т/га, солому использовать для нужд хозяйства. На полях, где получают урожаи яровой пшеницы свыше 4,0 т/га, солому рационально запахивать.
1. Monitoring izmeneniya pochvennogo pokrova Severnoy lesostepnoy zony Respubliki Bashkortostan (na primere Iglinskogo rayona) / A. Kiseleva [i dr.] // Agrofizika. 2021. № 3. S. 27–34. DOI:https://doi.org/10.25695/AGRPH. 2021.03.05. EDN CGBJTF.
2. Sviridov V.I., Sviridova O.V. Upravlenie balansom gumusa v sevooborotah posredstvom sostava i sootnosheniya posevnyh ploschadey vozdelyvaemyh kul'tur // Vestnik Kurskoy gosudarstvennoy sel'skohozyaystvennoy akademii. 2019. № 2. S. 6–11. EDN ZBKJEL.
3. Homyakov D.M. Pochva – vazhneyshiy komponent biosfery i global'noy prodovol'stvennoy sistemy (kriticheskaya ocenka situacii) // Pochvovedenie. 2020. Vyp. 75. S. 147–158.
4. Dzyuin A.G. Vliyanie solomy v sochetanii s mineral'nymi, organicheskimi i sideral'nymi udobreniyami na biologicheskuyu aktivnost' pochvy // Agrohimiya. 2022. № 11. S. 72–79. DOI:https://doi.org/10.31857/S0002188122110059. EDN NPZECS.
5. Organicheskoe udobrenie – effektivnyy faktor ozdorovleniya pochvy i induktor ee supressivnosti / M.S. Sokolov [i dr.] // Dostizheniya nauki i tehniki APK. 2018. T. 32, № 1. S. 4–12. DOI:https://doi.org/10.24411/0235-2451-2018-10101. EDN YVJHFJ.
6. Eremin D.I., Ahtyamova A.A. Himicheskiy sostav rastitel'nyh ostatkov sel'skohozyaystvennyh kul'tur, vyraschennyh na razlichnom agrofone v lesostepnoy zone Zaural'ya // Vestnik KrasGAU. 2017. № 2 (125). S. 32–38. EDN XWYZFZ.
7. Efremova E.N. Vliyanie glubiny i sposoba obrabotki pochvy na soderzhanie osnovnyh biofil'nyh elementov v rastitel'nyh ostatkah // Vestnik Altayskogo gosudarstvennogo agrarnogo universiteta. 2014. № 4 (114). S. 28–32. EDN SABSPH.
8. Razlozhenie rastitel'nyh ostatkov i formirovanie aktivnogo organicheskogo veschestva v pochve inkubacionnyh eksperimentov / V.M. Semenov [i dr.] // Pochvovedenie. 2019. № 10. S. 1172–1184. DOI:https://doi.org/10.1134/S0032180 X19100113. EDN ODXTPQ.
9. Prescott C.E. Litter decomposition: what controls it and how can we alter it to sequester more carbon in forest soils? // Biogeochemistry. 2010. V. 101. P. 133–149. DOI:https://doi.org/10.1007/s 10533-010-9439-0. EDN OLVMWJ.
10. Rates of litter decomposition in terrestrial ecosystems: global patterns and controlling factors / D. Zhang [et al.] // J. Plant Ecology. 2008. V. 1. № 2. P. 85–93. DOI:https://doi.org/10.1093/jpe/ rtn002. EDN JJRJWX.
11. Eremina D.V. K voprosu ob ekonomicheskoy effektivnosti zapashki solomy na polyah Severnogo Zaural'ya // Agroprodovol'stvennaya politika Rossii. 2017. № 12 (72). S. 79–83. EDN YPLLKS.
12. Eremin D.I. Stabilizaciya gumusnogo sostoyaniya pahotnyh chernozemov lesostepnoy zony Zaural'ya // Zemledelie. 2014. № 1. S. 29–31.
13. Koronevskiy V.I. K metodike statisticheskoy obrabotki dannyh mnogoletnih polevyh opytov // Zemledelie. 1985. № 11. S. 56–57.
14. Gonchar-Zaykin P.P., Chertov V.G. Nadstroyka k EXCEL dlya statisticheskoy ocenki i analiza rezul'tatov polevyh i laboratornyh opytov // Racional'noe prirodopol'zovanie i sel'skohozyaystvennoe proizvodstvo v yuzhnyh regionah Rossiyskoy Federacii: sb. mat-lov nauch.-prakt. konf. «Razrabotka adaptivnyh sistem prirodoohrannyh tehnologiy proizvodstva sel'skohozyaystvennoy produkcii v aridnyh rayonah Rossii». M., 2003. S. 559–565.
15. Barbasov N.V. Vliyanie sistem udobreniya na urozhaynost' i vynos elementov pitaniya pri vozdelyvanii rannespelogo sorta yachmenya na dernovo-podzolistoy legkosuglinistoy pochve // Vestnik Belorusskoy gosudarstvennoy sel'skohozyaystvennoy akademii. 2019. № 1. S. 92–97.
16. Makarov V.I. Vliyanie doz azotnyh udobreniy na urozhaynost' yachmenya, himicheskiy sostav zerna i solomy // Vestnik Izhevskoy gosudarstvennoy sel'skohozyaystvennoy akademii. 2020. № 1 (61). S. 49–58. DOI:https://doi.org/10.48012/1817-5457_2020_1_49.
