Цель исследований – агроэкономическое обоснование запашки побочной продукции, образующейся при выращивании яровой пшеницы на различных агрофонах. Исследования проводили в полевых условиях в северной лесостепи Зауралья с 2013 по 2016 г. на пахотном черноземе выщелоченном. Варианты опыта предусматривали внесение возрастающих доз минеральных удобрений, необходимых для получения урожайности от 3,0 до 6,0 т/га зерна. В качестве контроля использовался естественный агрофон. После уборки зерновых культур солома измельчалась комбайном и разбрасывалась по вариантам опыта. Учет массы соломы и отбор ее на опыты выполняли при сноповом анализе, после определяли сопутствующие показатели содержания азота, фосфора и калия. Установлено, что 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. Внесение минеральных удобрений в дозе от N40P10 до N180P140 кг д.в./га обеспечило формирование от 3,0 ± 0,1 до 4,9 ± 0,2 т/га зерна и соломы от 4,6 ± 0,3 до 6,4 ± 0,3 т/га. Содержание питательных веществ в растительных остатках, выращенных на варианте с естественным агрофоном, составляло: азот 0,69 ± 0,05 %, фосфор 0,18 ± 0,01 и калий 0,67 ± 0,02 %. На удобренных вариантах содержание NPK в соломе яровой пшеницы было выше контроля и достигало: азот 1,15 ± 0,5 %, фосфор 0,22 ± 0,1, калий 1,10 ± 0,02 %. После проведения уборочных мероприятий в почву с растительными остатками, выращенными на контроле (без удобрений), возвращается азота – 17 кг/га, фосфора – 4, калия – 16 кг/га. Использование минеральных удобрений на планируемую урожайность яровой пшеницы привело к увеличению запасов питательных веществ в соломе: азота 39–74 кг/га, фосфора 9–14, калия 43–68 кг/га. Стоимость питательных веществ, заключенных в соломе яровой пшеницы, составляет на контроле 1870 руб/га. На удобренных вариантах – 4519–7852 руб/га. Основная доля приходится на калий – до 60 %, на азот – до 30 % от стоимости питательных веществ. Рекомендуем на полях, где формируется урожайность более 4,0 т /га зерна, солому измельчать и запахивать.
азот,фосфор, калий, растительные остатки, солома яровой пшеницы, запасы питательных веществ
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. Мониторинг изменения почвенного покрова Северной лесостепной зоны Республики Башкортостан (на примере Иглинского района) / А. Киселева [и др.] // Агрофизика. 2021. № 3. С. 27–34. DOI:https://doi.org/10.25695/AGRPH. 2021.03.05. EDN CGBJTF.
2. Свиридов В.И., Свиридова О.В. Управление балансом гумуса в севооборотах посредством состава и соотношения посевных площадей возделываемых культур // Вестник Курской государственной сельскохозяйственной академии. 2019. № 2. С. 6–11. EDN ZBKJEL.
3. Хомяков Д.М. Почва – важнейший компонент биосферы и глобальной продовольственной системы (критическая оценка ситуации) // Почвоведение. 2020. Вып. 75. С. 147–158.
4. Дзюин А.Г. Влияние соломы в сочетании с минеральными, органическими и сидеральными удобрениями на биологическую активность почвы // Агрохимия. 2022. № 11. С. 72–79. DOI:https://doi.org/10.31857/S0002188122110059. EDN NPZECS.
5. Органическое удобрение – эффективный фактор оздоровления почвы и индуктор ее супрессивности / М.С. Соколов [и др.] // Достижения науки и техники АПК. 2018. Т. 32, № 1. С. 4–12. DOI:https://doi.org/10.24411/0235-2451-2018-10101. EDN YVJHFJ.
6. Еремин Д.И., Ахтямова А.А. Химический состав растительных остатков сельскохозяйственных культур, выращенных на различном агрофоне в лесостепной зоне Зауралья // Вестник КрасГАУ. 2017. № 2 (125). С. 32–38. EDN XWYZFZ.
7. Ефремова Е.Н. Влияние глубины и способа обработки почвы на содержание основных биофильных элементов в растительных остатках // Вестник Алтайского государственного аграрного университета. 2014. № 4 (114). С. 28–32. EDN SABSPH.
8. Разложение растительных остатков и формирование активного органического вещества в почве инкубационных экспериментов / В.М. Семенов [и др.] // Почвоведение. 2019. № 10. С. 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. Еремина Д.В. К вопросу об экономической эффективности запашки соломы на полях Северного Зауралья // Агропродовольственная политика России. 2017. № 12 (72). С. 79–83. EDN YPLLKS.
12. Еремин Д.И. Стабилизация гумусного состояния пахотных черноземов лесостепной зоны Зауралья // Земледелие. 2014. № 1. С. 29–31.
13. Короневский В.И. К методике статистической обработки данных многолетних полевых опытов // Земледелие. 1985. № 11. С. 56–57.
14. Гончар-Зайкин П.П., Чертов В.Г. Надстройка к EXCEL для статистической оценки и анализа результатов полевых и лабораторных опытов // Рациональное природопользование и сельскохозяйственное производство в южных регионах Российской Федерации: сб. мат-лов науч.-практ. конф. «Разработка адаптивных систем природоохранных технологий производства сельскохозяйственной продукции в аридных районах России». М., 2003. С. 559–565.
15. Барбасов Н.В. Влияние систем удобрения на урожайность и вынос элементов питания при возделывании раннеспелого сорта ячменя на дерново-подзолистой легкосуглинистой почве // Вестник Белорусской государственной сельскохозяйственной академии. 2019. № 1. С. 92–97.
16. Макаров В.И. Влияние доз азотных удобрений на урожайность ячменя, химический состав зерна и соломы // Вестник Ижевской государственной сельскохозяйственной академии. 2020. № 1 (61). С. 49–58. DOI:https://doi.org/10.48012/1817-5457_2020_1_49.
