ЭФФЕКТИВНОСТЬ ВОЗДЕЛЫВАНИЯ ОЗИМОЙ ПШЕНИЦЫ ПРИ ДИФФЕРЕНЦИРОВАННОМ ИСПОЛЬЗОВАНИИ МИНЕРАЛЬНЫХ УДОБРЕНИЙ

doi: 10.24411/0235-2451-2020-10405 УДК 633.11:631.816.11

Эффективность возделывания озимой пшеницы при дифференцированном использовании минеральных удобрений*

А. А. АРТЕМЬЕВ, А. М. ГУРЬЯНОВ

Мордовский научно-исследовательский институт сельского хозяйства - филиал Федерального аграрного научного центра Северо-Востока имени Н. В. Рудницкого, ул. Мичурина, 5, р. п. Ялга, Саранск, 430904, Российская Федерация

Резюме. Исследования проводили с целью изучения влияния дифференцированного применения минеральных удобрений на урожайность, качество зерна и эффективность возделывания озимой пшеницы Московская 39. Работу выполняли в 2009 и 2015 гг. в двух полях полевого севооборота (чистый пар - озимая пшеница - яровая пшеница - яровая пшеница - суданская трава - яровой ячмень) на черноземе выщелоченном тяжелосуглинистом (гумус - 5,1...7,3 %, нитратный и аммонийный азот 6,9.13,2 мг/кг почвы, подвижный фосфор - 89.236 мг/кг, калий - 108.256 мг/кг, рНсол - 4,4.4,8) в лесостепной зоне Республики Мордовия. Схема опыта: без удобрений (контроль); традиционная технология - усредненные дозы минеральных удобрений (N84P46K53 - в 2009 г., N82P43K50 - в 2015 г.); дифференцированное применение удобрений - с учетом внутрипольной вариабельности плодородия почвы (N48 108P30 52K36 65 - в 2009 г. и N56 90P32 57K41 56 - в 2015 г.). В среднем по двум полям севооборота наибольшая в опыте урожайность изучаемой культуры отмечена в варианте с дифференцированным применением удобрений - 3,42 т/га, что оказалось на 26,6 % выше, чем в контроле, и на 11,4 %, по сравнению с вариантом с усредненными дозами. Использование минеральных удобрений в обоих вариантах обеспечивало, в сравнении с контролем, повышение продуктивной кустистости на 13.23 %. По качеству зерна преимущество также отмечали при дифференцированном применении удобрений. Наиболее рентабельным (120 %) оказалось возделывание озимой пшеницы с дифференцированным использованием минеральных удобрений, при усредненных дозах эффективность выращивания снижалась на 37 %. Дифференцированное применение обеспечивало снижение расхода удобрений на 6,2 %.

Сведения об авторах: А. А. Артемьев, доктор сельскохозяйственных наук, зам. директора (e-mail: artemjevaa@yandex. ru); А. М. Гурьянов, доктор сельскохозяйственных наук, директор (e-mail: niish-mordovia@mail.ru).

Для цитирования: Артемьев А. А., Гурьянов А. М. Эффективность возделывания озимой пшеницы при дифференцированном использовании минеральных удобрений // Достижения науки и техники АПК. 2020. Т. 34. № 4. С. 26-31. doi: 10.24411/0235-2451-2020-10405.

*Работа выполнена в соответствии с тематическим планом НИР Федерального аграрного научного центра Северо-Востока имени Н. В. Рудницкого по теме № 0767-2019-0100.

Efficiency of winter wheat cultivation with the differentiated application of mineral fertilizers

A. А. Artemjev, A. M. Guryanov

Mordovia Research Agricultural Institute - Branch of Rudnitsky Federal Agrarin Scientific Center of the North-East, ul. Michurina, 5, r.p.Yalga, Saransk, 430904, Russian Federation

Abstract. The purpose of the research was to study the effect of the differentiated application of mineral fertilizers on yield, grain quality, and efficiency of cultivation of winter wheat Moskovskaya 39. The work was performed in 2009 and 2015 in two fields of a crop rotation (bare fallow, winter wheat, spring wheat, spring wheat, Sudan grass, spring barley) in heavy-leached chernozem in the forest-steppe zone of the Republic of Mordovia. Humus content was 5.1-7.3%; nitrate and ammonium nitrogen content was 6.9-13.2 mg/kg of soil; mobile phosphorus content was 89-236 mg/kg; potassium content was 108-256 mg/kg, pH(salt) was 4.4-4.8 The experimental design included the following options: without fertilizers (control); conventional technology with average doses of mineral fertilizers (N84P46K53 in 2009, N82P43K50 in 2015); differentiated use of fertilizers taking into account the intra-field variability of soil fertility (N(48-108)P(30-52)K(36-65) in 2009 and N(56-90)P(32-57)K(41-56) in 2015). On average over two crop rotation fields, the highest yield of the studied crop in the experiment was noted in the option with differentiated use of fertilizers - 3.42 t/ha, which was higher by 26.6% than in the control, and higher by 11.4% compared with the option with average doses. The use of mineral fertilizers in both cases provided, in comparison with the control, an increase of 13-23% in productive bushiness. In terms of grain quality, an advantage was also noted for the differential application of fertilizers. The cultivation of winter wheat with the differentiated application of mineral fertilizers was the most profitable (120%). With average doses, the cultivation efficiency decreased by 37%. Differentiated application ensured a decrease in fertilizer consumption by 6.2%. Keywords: winter wheat (Triticum vulgare Host); mineral fertilizers; differentiated doses; average doses; effectiveness. Author Details: A. A. Artemjev, D. Sc. (Agr.), deputy director (e-mail: artemjevaa@yandex.ru); A. M. Guryanov, D. Sc. (Agr.), director (e-mail: niish-mordovia@mail.ru).

For citation: Artemjev AA, Guryanov AM [Efficiency of winter wheat cultivation with the differentiated application of mineral fertilizers]. Dostizheniya nauki i tekhniki APK. 2020;34(4):26-31.Russian. doi: 10.24411/0235-2451-2020-10405.

В условиях Северо-Восточного региона европейской части России при некоторой ограниченности природных (тепла, света, влаги) и антропогенных (энергоносителей, технических средств, кадров) ресурсов в сельском хозяйстве необходимо предусматривать систему мер, направленных на наиболее эффективное их использование [1, 2, 3]. В этом направлении актуальна разработка принципов дифференцированного применения средств химизации, в том числе минеральных удобрений, работа с которыми в последние годы выступает одним из ключевых элементов системы точного земледелия [4, 5, 6].

По зарубежным и отечественным данным [7, 8, 9], эффективность дифференцированного внесения удобрений значительно выше традиционных технологий использования туков, базирующихся на усредненных данных о состоянии почвы и посевов.

Номер сектора

Место влития образца

Рис. 1. Схема опыта и места взятия образцов почвы на опытном полигоне: номера участков при внесении усредненных доз I повторение - 1, 10, 19, 28, 37; II повторение - 4, 13, 22, 31, 40; III повторение - 7, 16, 25, 34, 43; в контроле - I повторение - 2, 11, 20, 29, 38; II повторение - 5, 14, 23, 32, 41; III повторение - 8, 17, 26, 35, 44; при дифференцированном внесении удобрений - I повторение - 3, 12, 21, 30, 39; II повторение - 6, 15, 24, 33, 42; III повторение - 9, 18, 27, 36, 45.

Благодаря доступности спутниковой навигации и современных информационных технологий в сельском хозяйстве появилась возможность при внесении удобрений учитывать пространственную неоднородность плодородия полей [10, 11, 12]. Именно возможность адаптации технологий к пространственной вариабельности содержания элементов питания и корректировка нормативов их применения при возделывании сельскохозяйственных культур определяет целесообразность распространения точного земледелия в сельском хозяйстве.

Цель исследования - оценить влияние дифференцированного использования минеральных удобрений на урожайность, качество зерна и эффективность возделывания озимой пшеницы.

Условия, материалы и методы. Исследования проводили в 2009 и 2015 гг. в посевах озимой пшеницы сорта Московская 39 в лесостепных районах Поволжья на опытном поле Мордовского НИИСХ -филиала ФГБНУ ФАНЦ Северо-Востока имени Н. В. Рудницкого в двух полях полевого севооборота (чистый пар - озимая пшеница - яровая пшеница - яровая пшеница - суданская трава - яровой ячмень), развернутого во времени. Почва - чернозем выщелоченный

тяжелосуглинистыи, характеризовалась значительной вариабельностью содержания элементов питания, позволяющей охватить исследованиями широкий спектр почвенныхусловий и получить репрезентативные данные для лесостепной зоны Поволжья по отзывчивости озимой пшеницы на удобрения, вносимые с учетом пространственной неоднородности плодородия почвы. Содержание гумуса в пахотном слое почвы составляло 5,1...7,3 %, подвижного (суммы нитратного и аммонийного) азота - 6,9.13,2 мг/кг, подвижных (по Кирсанову) форм фосфора - 89. 236 мг/кг и калия - 108. 256 мг/кг, рНсол - 4,4.4,8. Рельеф участка ровный, без уклона.

Опытный полигон площадью 1 га разделен на 45 секторов по 220,7 м2 (37,4 м х 5,9 м). Размеры сектора выбраны с учетом ширины захвата жатки комбайна. Повторность в опыте 3-х кратная. Закладку осуществляли методом расщепленных делянок: делянки 1-го порядка отводили под технологии применения удобрений, а делянки 2-го порядка(по пять в каждом повторении) -для учета вариабельности почвенного плодородия и внесения удобрений. Схема стационарного полевого опыта (рис. 1) включала следующие варианты: без удобрений (контроль);

традиционное применение минеральных удобрений в усредненных (рассчитанных исходя из средневзвешенных агрохимических показателей почвы 5-и делянок повторения) дозах;

дифференцированное применение минеральных удобрений (дозы рассчитаны исходя из агрохимических показателей почвы для каждой из 5-и делянок повторения).

Усредненные дозы удобрений на плановую урожайность озимой пшеницы 3,5 т/га в 2009 г. сов 2015 г.

ставляли N84P46K53

соответственно N

- N82P43K50, дифференP

.108 30..

цированные N Р К

Озимую пшеницу в опыте высевали в первой пятидневке сентября рядовым способом сеялкой СЗ-3,6 с нормой 5,5 млн всхожих семян на 1 га. Удобрения вносили вручную: 70 % азота, 100 % фосфора и калия от нормы под предпосевную культивацию, оставшиеся 30 % азота - весной в виде подкормки.

Методика закладки полевого опыта по изучению эффективности дифференцированного применения

Рис. 2. Распределение подвижных форм элементов минерального питания на опытном полигоне (среднее по двум полям севооборота), мг/кг почвы: а) азота; б) фосфора (Р2О5); в) калия (К2О).

удобрений отличалась от традиционной, предусматривающей элиминирование вариабельности в пределах опытного участка, повторения, делянки. Для изучения эффективности удобрений с учетом внутрипольной пестроты плодородия работу проводили на участке с генетически однородной почвой, но с разным уровнем агрохимических показателей, что достигалось посевом на поле завершенного ранее длительного опыта с удобрениями.

Агрохимические показатели почвы определяли с использованием апробированных методов: рН - по-тенциометрически (ГОСТ 20483-850), гумус - по Тюрину (ГОСТ 26213-91), нитратный азот - ионометрически (ГОСТ 26951-86), аммонийный азот - колориметрически с реактивом Несслера, подвижный фосфор (Р205) и калий (К2О) - по Кирсанову (ГОСТ 26207-91). Пробы отбирали из пахотного (0...25 см) слоя сеточным методом из центра ячейки, размеры сетки соответствовали размеру элементарных делянок [13]. Анализы проводили в сертифицированной лаборатории ФГБУ «Государственный центр агрохимической службы «Мордовский». Изучали каждую делянку (сектор) полигона. Основные результаты подвергали статистической обработке методом дисперсионного анализа (Б. А. Доспехов, 1985). Построение контурных карт содержания основных элементов питания и урожайности озимой пшеницы по делянкам опытного полигона проводили с использованием компьютерного пакета

Surfer 7.0 (Golden Software Ins. Surfer 7.0 Help, http:// www.goldensoftware.com/; Мальцев К.А. Основы работы в программе Surfer 7.0. Казань, 2008). Экономическую оценку осуществляли по технологическим картам на основе типовых норм в ценах 2019 г. с учетом качества зерна по клейковине и в соответствии с рекомендациями по определению экономического эффекта от использования результатов НИР и ОКР в агропромышленном комплексе [14].

Агрометеорологические условия в годы проведения исследований были не всегда благоприятными для роста и развития озимой пшеницы, но типичными для зоны. В 2009 г. ГТК за период вегетации составил 1,12, в 2015 г. - 0,6. По оценке условий увлажнения в первом году это было характерно для нормальных условий, а во втором - для засушливых.

Результаты и обсуждение. При изучении изменения агрохимических показателей почвы опытного полигона в системе дифференцированного применения минеральных удобрений необходимо иметь

Таблица 1. Продуктивность озимой пшеницы в зависимости от технологии применения минеральных удобрений (в среднем по двум полям севооборота)

Вариант

Показатель без удобрений традиционная дифференциро- НСР05

(контроль) технология ванное внесение

Урожайность 2,51 3,03 3,42 0,35

зерна, т/га

Масса 1000 зерен, г 39,1 39,2 39,1 0,3

Коэффициент продук- 2,30 2,67 2,95 0,24

тивной кустистости

Высота растений, м 0,93 1,07 1,13 0,06

Длина колоса, см 8,93 9,41 9,90 0,40

Клейковина, % 24,9 27,0 29,0 1,2

Сырой протеин, % 13,4 13,9 14,6 0,4

Азот, % 2,15 2,23 2,33 0,07

Фосфор, % 0,42 0,43 0,45 F ,<F

Калий, % 0,40 0,41 0,42 fJ<

Зола, % 1,62 1,67 1,71 0*03т

Рис. 3. Карта урожайности озимой пшеницы на опытном полигоне (среднее по двум полям севооборота), т/га.

данные о содержании питательных элементов каждой делянки (участка) с жесткой привязкой к конкретному месту, где были взяты пробы. Почвенная карта поля с учетом уровня плодородия почвы по элементарным

Рис. 4. Урожайность озимой пшеницы по участкам опытного полигона (среднее по двум полям севооборота), т/га.

участкам составляется на основе точного отбора проб.

Анализ карт распределения основных элементов питания по делянкам опытного полигона в среднем по двум полям севооборота перед посевом озимой пшеницы (рис. 2) показал, что по содержанию питательных веществ почва отдельных участков полигона относилась к разным классификационным категориям. Обеспеченность подвижным фосфором варьировала от средней до высокой, калием - от средней до очень высокой, подвижным азотом - от низкой до средней. Это дало возможность основательно оценить два варианта применения удобрений и определить их влияние на урожайность и качество зерна озимой пшеницы. При дифференцированном использовании удобрений наибольшее их количество вносили на низкоплодородных участках полигона, а наименьшее - на делянках с высокой обеспеченностью подвижными формами элементов питания.

Технологии применения минеральных удобрений оказывали неодинаковое влияние на зерновую продуктивность озимой пшеницы (табл. 1). Так, в среднем по двум полям полевого севооборота наибольшая урожайность (3,42 т/га) отмечена в варианте с дифференцированным применением удобрений. В контроле в среднем по 15 делянкам она была меньше, чем на фоне с усредненными дозами, на 17,9 %, а по сравнению с дифференцированным внесением туков, - на 26,6 %.

Между собой варианты с традиционным и дифференцированным применением удобрений по урожайности также различались. Преимущество отмечали за их внесением с учетом внутрипольной вариабельности содержания элементов питания в почве. Урожайность озимой пшеницы зависела как от дозы удобрения, так и от неравномерности распределения элементов питания по полю. Их неоднородное размещение и соотношение по территории приводили к существенной вариабельности урожая

изучаемой культуры севооборота (рис. 3, 4).

По участкам опытного полигона размах варьирования урожайности составил 2,09 т/га, при средней величине коэффициента вариации ^=17,4 %). В контроле величины этих показателей были равны 0,95 т/га и 14,7 %, при внесении удобрений по традиционной технологии - 1,14 т/га и 13,2 % соответственно. Наименьший коэффициент вариации отмечали в варианте с дифференцированным внесением удобрений ^=9,3 %) при размахе варьирования 1,1 т/га.

По годам урожайность озимой пшеницы также изменялась. В более благоприятном 2009 г. величина этого показателя в среднем по опыту была выше на 7 %. Следует отметить,

Таблица 2. Экономическая эффективность возделывания озимой пшеницы при различных технологиях применения минеральных удобрений (в среднем по двум полям севооборота)

Показатель Вариант

без удобрений (контроль) традиционная технология дифференцированное внесение

Урожайность, т/га 2,51 3,03 3,42

Цена реализации 1 т зерна, руб. 7500 8200 8500

Стоимость зерна, руб./га 18825 24846 29070

Производственные затраты на возделы- 9900 13517 13225

вание культуры, руб./га

Чистый доход в расчете на 1 га, руб. 8925 11329 15845

Рентабельность производства, % 90 83 120

что в условиях Республики Мордовия урожайность озимых культур на 70...75 % обеспечивает влага осенне-зимнего периода. Во все годы исследований по вариантам опыта преимущество отмечали за дифференцированным применением удобрений.

Таблица 3. Эффективность дополнительных затрат от внесения минераль ных удобрений (среднее по двум полям севооборота)

Показатель Внесение /добрений

традиционная технология диффе-ренциро-ванное

Прибавка урожая от внесения минеральных удобрений, т/га 0,52 0,91 Выручка от реализации дополнительной продукции, руб./га 4264 7735 Затраты на покупку и использование минеральных удо- 3617 3393 брений, руб./га Прибыль от использования минеральных удобрений, руб./га 647 4342

Наименьший сбор зерна отмечали в контроле. В 2009 г. он составил 2,64 т/га, в 2015 г. - 2,38 т/га, что было соответственно на 16 и 19 % меньше, чем при внесении удобрений по традиционной технологии, и на 24 и 29 %, по сравнению с дифференцированным их применением.

Интересным представляются сравнение размаха и коэффициентов вариации в разные годы возделывания озимой пшеницы в зависимости от варианта внесения удобрений. Так, в контроле в 2009 г. размах варьирования составлял 0,76 т/га при коэффициенте вариации 4 %, в 2015 г. - 0,92 т/га и 14,3 %. Аналогичную закономерность отмечали и при внесении удобрений по традиционной технологии (в 2009 г. -1,42 т/га и V=11,5 %, в 2015 г. - 0,92 т/га и V=15 %). В варианте с их дифференцированным использованием отмечали обратную закономерность: размах варьирования уменьшился с 1,88 т/га в 2009 г. до 1,18 т/га в 2015 г., а коэффициент вариации - с 13,9 % до 9,1 % соответственно. То есть длительное применение удобрений в севообороте по такой технологии привело к некоторому выравниванию урожайности по элементарным участкам агрополигона.

Изменение массы 1000 зерен под действием различных технологий внесения удобрений не происходило. Использованиетуков в обоих вариантах способствовало повышению продуктивной кустистости на 13.23 %, в результате чего и происходило увеличение урожайности. По качеству зерна преимущество отмечено в варианте с дифференцированным

применением удобрений.

Результаты экономической оценки свидетельствуют, что наиболее рентабельно возделывание озимой пшеницы с дифференцированным использованием минеральных удобрений (табл. 2). При внесении

усредненной дозы эффективность выращивания культуры снижалась на 37 %.

Определение эффективности дополнительных затрат от внесения минеральных удобрений (табл. 3) показало, что использование традиционной технологии приводило к уменьшению прибыли с 1 га посевной площади. В общей сложности при дифференцированном внесении минеральных удобрений их расход в 2009 г. составил 169 кг д.в./га, в 2015 г. - 165 кг д.в./га, тогда как при использовании усредненных доз - 183 кг д.в./га и 175 кг д.в./га соответственно. Дифференцированное применениеудобрений обеспечило снижение их расхода в 2009 г. на 7,7 %, в 2015 г. - на 5,8 %.

Выводы. При возделывании озимой пшеницы более эффективно использование технологии внесения минеральных удобрений, учитывающей неравномерность распределения элементов питания по полю. При ее применении в опыте был собран наибольший в среднем по двум полям севооборота урожай (3,42 т/ га) озимой пшеницы сорта Московская 39, что оказалось на 26,6 % выше, чем в контроле, и на 11,4 %, в сравнении с вариантом с внесением удобрений по традиционной технологии. Дифференцированное использование удобрений обеспечивало преимущество по качеству зерна, наибольший в опыте уровень рентабельности производства (120 %) и экономию до 6,2 % удобрений, в сравнении с их внесением по традиционной технологии.

Литература.

References

ВНИМАНИЮ СОИСКАТЕЛЕЙ УЧЕНЫХ СТЕПЕНЕЙ И ДРУГИХ ЗАИНТЕРЕСОВАННЫХ ЛИЦ!

Редакция журнала «Достижения науки и техники АПК» издает монографии и другую книжную продукцию с редактированием и всеми выходными данными.

Цены договорные. Заявки отправлять по адресу: 101000, г Москва, Моспочтамт, а/я 166. Тел.: (963) 758-48-44. E-mail: agroapk@mail.ru