«ПОСЛЕДЕЙСТВИЕ ДЛИТЕЛЬНОГО ПРИМЕНЕНИЯ ОРГАНИЧЕСКИХ И МИНЕРАЛЬНЫХ УДОБРЕНИЙ НА УРОЖАЙНОСТЬ И КАЧЕСТВО ОЗИМОЙ РЖИ ...»

Государственное научное учреждение

Всероссийский научно-исследовательский институт агрохимии

имени Д.Н.Прянишникова

На правах рукописи

МАКШАКОВА ОЛЬГА ВИКТОРОВНА

ПОСЛЕДЕЙСТВИЕ ДЛИТЕЛЬНОГО ПРИМЕНЕНИЯ

ОРГАНИЧЕСКИХ И МИНЕРАЛЬНЫХ УДОБРЕНИЙ НА

УРОЖАЙНОСТЬ И КАЧЕСТВО ОЗИМОЙ РЖИ

Специальность 06.01.04 – агрохимия

ДИССЕРТАЦИЯ

на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук

Научный руководитель доктор сельскохозяйственных наук, профессор, заслуженный деятель науки РФ Мерзлая Генриэта Егоровна Москва

СОДЕРЖАНИЕ

1. ВВЕДЕНИЕ 2. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ 2.1. Состояние производства зерна в Российской Федерации 2.2. Биологические особенности озимой ржи и условия ее выращивания на дерново-подзолистых почвах 2.3. Характеристика озимой ржи сорта Татьяна 2.4. Роль предшественников при выращивании озимой ржи 2.5. Влияние удобрений на урожайность и качество озимой ржи

3. УСЛОВИЯ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

3.1. Схема опыта 3.2. Характеристика почвы опытного участка 3.3. Методика исследований 3.4. Агрометеорологические условия в годы проведения исследований

4. ВЛИЯНИЕ ПОСЛЕДЕЙСТВИЯ РАЗЛИЧНЫХ ДОЗ И СОЧЕТАНИЙ

ОРГАНИЧЕСКИХ И МИНЕРАЛЬНЫХ УДОБРЕНИЙ НА

ПРОДУКТИВНОСТЬ ЗВЕНА СЕВООБОРОТА: ОДНОЛЕТНИЕ

ТРАВЫ – ОЗИМАЯ РОЖЬ

5. ВЛИЯНИЕ ПОСЛЕДЕЙСТВИЯ ДОЗ И СОЧЕТАНИЙ

ОРГАНИЧЕСКИХ И МИНЕРАЛЬНЫХ УДОБРЕНИЙ НА

УРОЖАЙНОСТЬ ОЗИМОЙ РЖИ

6. КАЧЕСТВО ОЗИМОЙ РЖИ В ЗАВИСИМОСТИ ОТ

ПОСЛЕДЕЙСТВИЯ ДОЗ И СОЧЕТАНИЙ ОРГАНИЧЕСКИХ И

МИНЕРАЛЬНЫХ УДОБРЕНИЙ

6.1. Масса 1000 зерен и натура зерна озимой ржи 6.2. Биохимический состав озимой ржи

7. ВЫНОС ПИТАТЕЛЬНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ УРОЖАЕМ ОЗИМОЙ РЖИ

8. ВЛИЯНИЕ ДЛИТЕЛЬНОГО ПРИМЕННИЯ ОРГАНИЧЕСКИХ И

МИНЕРАЛЬНЫХ УДОБРЕНИЙ НА АГРОХИМИЧЕСКИЕ

СВОЙСТВА ПОЧВЫ

9. ЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ И ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ

ДЛИТЕЛЬНОГО ПРИМЕНЕНИЯ УДОБРЕНИЙ В ПОСЛЕДЕЙСТВИИ ПРИ

ВОЗДЕЛЫВАНИИ ОЗИМОЙ РЖИ

9.1. Энергетическая эффективность последействия органических и минеральных удобрений при возделывании озимой ржи 9.2. Экономическая эффективность применения удобрений в последействии в звене севооборота: однолетние травы - озимая рожь и при возделывании озимой ржи ВЫВОДЫ

ПРЕДЛОЖЕНИЕ ПРОИЗВОДСТВУ

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

ПРИЛОЖЕНИЕ 1. ВВЕДЕНИЕ Актуальность. В условиях Нечерноземья Российской Федерации в повышении урожайности и качества зерновых культур, среди которых одно из важных мест принадлежит озимой ржи, занимающей более 2 млн. га, большое значение имеет научно обоснованное применение удобрений. При этом наиболее эффективно совместное внесение органических и минеральных удобрений, обеспечивающее их пролонгированное воздействие на продуктивность агроценозов (Прянишников Д.Н., 1965, Мамченков И.П., 1966, Минеев В.Г., 1984).

Положение о комплексном применении естественных источников органического вещества с минеральными удобрениями вполне согласуется с парадигмой ФАО (2011 г.) о реализации устойчивой интенсификации растениеводства. В то же время следует принимать во внимание сложившийся в последние годы отрицательный баланс элементов питания в земледелии страны, обусловленный тем, что их вынос из почвы более чем в 3 раза превышает возврат с вносимыми удобрениями. При этом большая часть урожая возделываемых культур производится за счет мобилизации почвенного плодородия, сформированного в годы химизации (Сычев В.Г., 2009, Чекмарев П.А., 2012).

С учетом изложенного актуальны исследования по изучению эффективности последействия ранее систематически применяемых органических и минеральных удобрений под сельскохозяйственные культуры, возделываемые в севооборотах, в том числе и в полевых опытах с использованием факториальных схем (Перегудов В.Н., Иванова Т.И. и др., 1976).

Цель и задачи исследований. Цель исследований заключалась с факториальной схемой эффективных доз и сочетаний органических и минеральных удобрений в последействии, обеспечивающих высокую урожайность и качество зерна озимой ржи при возделывании ее в западной части Нечерноземья Российской Федерации.

Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:

1. Изучение последействия органических и минеральных удобрений на урожайность озимой ржи, выращиваемой в звене полевого севооборота.

2. Исследование влияния различных доз и сочетаний органических и минеральных удобрений в последействии на качество растительной продукции по содержанию основных питательных веществ, а также по показателям массы 1000 зерен и натуры зерна.

3. Определение агрохимических свойств почвы, содержания минерального азота в почве при последействии различных доз и сочетаний вносимых органических и минеральных удобрений.

4. Изучение влияния последействия органических и минеральных удобрений в различных дозах и сочетаниях на продуктивность звена севооборота:

однолетние травы – озимая рожь.

5. Экономическая и энергетическая оценка различных доз и сочетаний органических и минеральных удобрений в последействии при возделывании озимой ржи в звене полевого севооборота.

Научная новизна исследований.

Нечерноземья России изучено влияние органических и минеральных удобрений в широком диапазоне доз и сочетаний после длительного систематического их применения в течение 30 лет (четырех ротаций севооборота) на урожайность и качество зерна озимой ржи, агрохимические свойства дерново-подзолистой легкосуглинистой почвы, окупаемость удобрений зерновой продукцией.

Изучена сравнительная эффективность длительного последействия органической, минеральной и органоминеральной систем удобрения под озимую рожь и установлено преимущество совместного применения навоза и минеральных удобрений. Показано, что для условий западной части Нечерноземья на дерново-подзолистых легкосуглинистых почвах для обеспечения устойчивой урожайности озимой ржи на уровне 3,5 т/га целесообразно возделывание озимой ржи в зернотравяном севообороте при длительном последействии органоминеральной системы с ежегодными дозами минеральных удобрений N25-50Р25-50К25-50 + 3-6 т/га навоза при внесении поддерживающей азотной подкормки в дозе 45 кг/га N.

Проведена энергетическая и экономическая оценка применения органических и минеральных удобрений в различных дозах и сочетаниях в последействии при возделывании озимой ржи, на основании которой выявлено преимущество органоминеральой системы в одно-двухкратных дозах навоза и минеральных удобрений.

Практическая значимость работы. При последействии длительного применения удобрений в севообороте под озимую рожь рекомендуется использовать органоминеральную систему в ежегодных дозах N25-50P25-50K25-50 + 3-6 т/га навоза и поддерживающую весеннюю азотную подкормку в дозе N 45, что позволяет увеличить урожайность зерна на 20 - 23% и получать зерновую продукцию высокого качества.

Основные положения, выносимые на защиту:

1. Влияние органических и минеральных удобрений в различных дозах и сочетаниях при длительном их применении на продуктивность звена севооборота: однолетние травы – озимая рожь.

2. Закономерности последействия органических и минеральных удобрений в широком диапазоне доз и сочетаний при поддерживающей азотной подкормке на урожайность озимой ржи.

3. Изменение качества озимой ржи, содержания в зерне основных питательных веществ, сырого белка, показателей массы 1000 зерен, натуры в зависимости от последействия доз и сочетаний органических и минеральных удобрений.

4. Энергетическая и экономическая эффективность различных доз и сочетаний органических и минеральных удобрений в последействии, при возделывании озимой ржи в звене полевого севооборота.

Личный вклад автора. Соискатель принимал непосредственное Самостоятельно провел анализ и обобщение экспериментальных данных, а так же их статистическую обработку.

Апробация работы и публикации. Результаты работы докладывались на 45-й и 46-й международных научных конференциях молодых ученых и специалистов, ВНИИА им. Д.Н.Прянишникова (Москва, 2011 г. и 2012 г.), Всероссийской научно-практической конференции, посвященной 25-летию По материалам диссертации опубликовано 5 статей, в том числе 2 – в рецензируемых журналах, рекомендованных ВАК РФ.

2.1. Состояние производства зерна в Российской Федерации проблема, характеризующая такое состояние экономики страны, при котором удовлетворяются потребности населения в продуктах питания независимо от внешних и внутренних условий и без уменьшения продовольственного резерва страны. По Доктрине продовольственной безопасности Российской Федерации для обеспечения продовольственной независимости удельный вес отечественного производства зерна в общем объеме его потребления в течение года должен составлять не менее 95% (Закревский В.В., 2004).

Зерновое хозяйство – стратегическая область экономики. Уровень его развития – своеобразный индикатор экономического благополучия государства. (Кислов А.В., Каракулев В.В., 2006) В современных условиях 40% агропромышленного производства связано с использованием зерновых ресурсов. Доля зерна составляет около 30% стоимости валовой и больше животноводства. На зерновое хозяйство приходится 1/5 всех затрат сельскохозяйственного производства и больше 60-90% его прибыли. С года Россия входит в пятерку крупнейших стран – экспортеров зерна. В году экспорт хлебных злаков составлял 16673 тыс. т (Ушачев И., 2010).

В рацион питания россиян традиционно входят зерновые злаки. Они дают практически все необходимые элементы для поддержания нормальной жизнедеятельности (в суточной калорийности хлебные продукты составляют около 40%).

Однако в настоящее время в России резко сокращаются объемы химизации земледелия, что приводит к резкому снижению плодородия почв.

В последние годы выведены из сельскохозяйственного оборота миллионы гектаров земли (Концепция…, 2005, Сычев В.Г., Лунев М.Н., Павлихина А.В., 2012). Посевные площади сельскохозяйственных культур в хозяйствах всех категорий за 1990-2009 гг. сократились с 117705 до 77805 тыс. га. По данным Д.М. Хомякова (2011), посевы зерновых с 2001 по 2010 гг.

уменьшились до 45,0 млн. га (в 1970 г. они составляли 75 млн. га, а в 2000 – 50 млн. га). Посевы озимой ржи сократились с 7989 до 2142 тыс. га.

Валовой сбор зерна в среднем за 2006-2009 гг. составил 91,2 млн. т, а за 2009-2010 гг. – 85,2 млн. т. Среди зерновых наибольшее снижение наблюдается в производстве ржи - на 73,8% и ячменя – на 34,2%. Но за этот же период возросла урожайность практически всех сельскохозяйственных культур, особенно риса и яровой пшеницы. Урожайность зерновых за период 2001-2005 гг. составила 17,6 ц/га, в 2006-2010 гг. – максимально 18,9 ц/га, а в среднем за последние 10 лет - 18,63 ц/га. Средний урожай озимых зерновых в 1970-2000 гг. составил 13,9 ц/га. Урожайность озимой ржи в 2009 г.

составила 20,7 ц /га, тогда как в 1995 г.– 13,2 ц/га.

Объемы вносимых под культуры минеральных удобрений за данный период сократились на 9,9 млн. т, а органических - с 389,5 до 53,7 млн. т.

Удельный вес удобренных площадей в 2009 г. составил 45% против 66 % в 1990 г., удельный вес площадей, удобренных органическими удобрениями, в 2009 г. практически достиг уровня 1990 г. – 7% против 7,4% (Сельское хозяйство…, 2010).

2.2. Биологические особенности озимой ржи и условия ее выращивания на дерново-подзолистых почвах Рожь – универсальное растение, которое используется в пищевых, кормовых и технических целях. В зерне озимой ржи содержится большое количество лизина и некоторых других незаменимых аминокислот, минеральных солей, ненасыщенных жирных кислот, фосфора, витаминов (В1,В2, Е, РР) и многих микроэлементов (Саранин К.И., Беляков И.И., 1986).

Рожь (Secale L.) является родом травянистых растений и охватывает сравнительно небольшое число видов. Число хромосом является одинаковым во всех видах.

Растение перекрестноопыляющееся. Возделываемые сорта ржи относятся к одной разновидности – Secale cerealе var. vulgare. Разделяют западноевропейскую, степную, западносибирскую лесостепную, восточносибирскую лесостепную и дальневосточную приморскую. Основой для эколого-географической группировки стала дифференциация сортов по биологическим и морфологическим особенностям, возникшая в результате длительного возделывания культуры в различных климатических и почвенных условиях.

Рожь имеет мочковатый корень, полый, узловатый (3-5 узлов) стебель.

Лист состоит из влагалища и узкой длинной ланцетовидной пластинки.

Соцветие ржи – колос. Колосок двухцветковый, довольно часто имеется зачаток третьего цветка. Цветок ржи состоит из завязи с перистым двухлопастным рыльцем, трех тычинок и цветочных чешуй, из которых наружная вытянута в ость. Зерновка продолговатая с глубокой бороздкой, сжата с боков.

Развитие растений ржи складывается из отдельных фаз: прорастание семян, всходы, кущение, выход в трубку, колошение, цветение, созревание.

Прорастание семян начинается с набухания, связанного с увеличением зерна в объеме и поглощением воды. Данная культура поглощает около 55% воды от массы абсолютно сухого зерна. Семена могут прорастать при низкой температуре почвы (1-2оС), но наиболее благоприятной температурой для прорастания ржи является 15-20оС. Первым появляется зародышевый корешок, у ржи их обычно образуется четыре. После появления корешка и разрыва оболочки в рост трогается зародышевый, или первичный стеблевой побег.

Проросток ржи увеличивается за счет запасных питательных веществ эндосперма. Стеблевой побег покрыт сверху колеоптиле. При выходе на поверхность рост колпачка прекращается и заложенный внутри его лист трогается наружу. При благоприятных условиях рожь всходит через 5-6 дней после посева. Посев на глубину 3 см наилучшим образом соответствует биологии озимой ржи. В связи с наличием антоциана всходы ржи в начале их появления окрашены в красно-фиолетовый цвет. Посев семян необходимо производить в оптимальные сроки в хорошо подготовленную почву.

Кущение - важный биологический процесс. В этой фазе развития растения закладываются органы, в дальнейшем определяющие урожай.

Кущение озимой ржи начинается, когда развертывается четвертый лист.

В это время появляется первый боковой побег из почки в пазухе первого зародышевого листа. После возникают побеги из почек в пазухах следующих зародышевых листьев. Одновременно с этим развиваются новые узловые корни. Каждый побег имеет свои корни. Таким образом, узел кущения – важный орган, в котором заложены все части будущего растения. Если в результате неблагоприятных условий и повреждения насекомыми узел кущения погибает, то гибнет все растение. Степень кущения зависит от условий почвенного питания, температуры окружающей среды, влажности почвы, норм высева и т.д. При благоприятных условиях фаза кущения продолжается 35-37 дней.

Ранней весной, когда температуры воздуха установится на уровне 5оС растения озимой ржи трогаются в рост. Фазой выхода в трубку считается время, когда верхний стеблевой узел поднимается на 1-2 см над поверхностью почвы и легко прощупывается внутри листовой пластины.

После выхода в трубку начинается интенсивный рост, особенно быстро развиваются листья и стебли растения, вследствие чего недостаток питательных элементов и влаги может отрицательно подействовать на дальнейшее развитие и последующее формирование урожая озимой ржи.

Фаза колошения – это выдвижение колоса из влагалищ листьев. Время колошения культуры - момент появления половины колоса. В период выход в трубку – колошение происходит энергичное формирование главнейших органов зерновых злаков. Недостаток влаги во время прохождения растением фазы колошения может снизить урожай. Благоприятными условиями для прохождения данной фазы растениями является достаточная влажность и температура воздуха Средняя продолжительность этапа колошения составляет 40-50 дней после весеннего пробуждения растений.

Фазы колошения и цветения у ржи более растянуты, чем у пшеницы.

Культура зацветает обычно через 10-12 дней после колошения. Цветение продолжается 10-15 дней. Цветки у ржи обоеполые. Цветение каждого цветка продолжается 12-25 минут. Один колос цветет 7-9 дней, цветение колоса начинается со средней его части. У растения выделяют два максимума цветения – утренний и дневной. Обильность опыления зависит от погодных условий. Наиболее благоприятна теплая погода с нормальной влажностью воздуха. При жаркой погоде пыльца теряет жизнеспособность, быстро высыхая, таким образом развивается череззерница.

После оплодотворения семяпочки формируется эндосперм, растет зародыш, из стенок завязи создается оболочка плода. В этот период пластические вещества передвигаются из листьев и стебля в зерновку.

Созревание зерна происходит на протяжении нескольких периодов, обычно при температуре 16-20оС. В процессе созревания зерно проходит молочную, восковую и полную фазы спелости.

При ранней уборке озимой ржи появляется возможность тщательно подготовить почву для последующих культур севооборота (Кислов А.В., Каракулев В.В., 2006).

По результатам исследований Н.П. Козьминой и В.Л. Кретовича (1950), химический состав зерна во многом зависит от выполненности. Так, в выполненном зерне содержание сырого белка составляет 7,2 %, в среднем – 9,2%, а в щуплом – 11,5%, клетчатки соответственно 1,6, 1,9 и 2,7%, а углеводов – 73,2;70,7 и 66,5%. В зародыше зерна содержится значительное количество ненасыщенных жирных кислот – 11,95% (Дименштейн Ф.И. и др., 1958). Зола зерна, содержание которой колеблется от 1,4% до 2,4%, состоит в основном из фосфорнокислых солей калия, магния и кальция.

Фосфор главным образом представлен органическими соединениями в виде фосфорных групп нуклеиновых кислот, фосфатидов и фитина. Минерального фосфора в зерне культуры содержится 7-12 % от общего его количества.

Из микроэлементов в зерне ржи присутствуют марганец, медь, бор, алюминий, бром, йод, фтор, кобальт, титан, никель, молибден, мышьяк, барий, стронций, цезий. Тиамина содержится 2,0-7,8 мг на 1 кг сухого вещества, рибофлавина (В2) от 1,5-2,9 мг, а никотиновой кислоты (витамин РР) – 12,9-17,8 мг. Химический состав зерна во многом зависит от условий выращивания культуры (Тиунов А.Н., Глухих К.А., Хорькова О.А., 1969).

Озимая рожь дает ранний высококачественный корм и тем самым является ценной кормовой культурой. При среднем урожае зеленой массы 180 ц/га, убираемой перед колошением, с каждого гектара можно получить 3240 кг кормовых единиц, с содержанием переваримого протеина 120-122 г на каждую кормовую единицу (Жуков Ю.П., 1983).

Рожь в силу природных особенностей имеет специфические свойства белково-протеазного и углеводоамилазного комплекса. Для ржи характерно более низкое содержание клейковины, недостаточная вязкость белков, значительное накопление слизей, обладающих высокой вязкостью, наличие амилазы в непроросшем зерне, специфическое строение и свойства крахмала (Любарский Л.Н., 1957, Голенков В.Ф., 1965). Увеличение содержания белка в зерне озимой ржи не ведет к повышению объема хлеба. Считается, что хлебопекарные свойства ржаной муки зависят в основном от состояния углеводно-амилазного комплекса, в частности, от активности фермента амилазы. К резкому ухудшению качества хлеба приводит избыточный гидролиз крахмала после его клейстеризации во время выпечки хлеба, вызванный высокой активностью -амилазы (Кретович Л.В., 1958, Козьмина Н.П., 1969).

Особенности сорта, место произрастания и условия агротехники оказывают большое влияние на качество зерна озимой ржи (Казарьян Т., 1933).

использовании в производстве спирта и крахмало-паточной промышленности (Тиунов А.Н., Глухих К.А., Хорькова О.А., 1969).

Культура обладает мощной корневой системой, за счет чего полнее использует труднодоступные питательные вещества почвы (Володин В.С., Павлов И.Д., 1963, Станков Н.З., 1964).

Озимая рожь менее требовательна к почвенным условиям, в том числе и к кислотности почвы, она дает сравнительно хорошие урожаи при рН 5.

Но при сильной кислотности почвы отдельные растения озимой ржи могут уходить на перезимовку более ослабленными, чем на участках с слабокислой или нейтральной реакцией (Стихин М.Ф., 1968).

содержащих значительное количество подвижных форм алюминия и марганца, урожай снижается вследствие торможения ростовых процессов и закладки генеративных органов.

Больше всего подходят для ржи легкие почвы. На легких почвах растения озимой ржи развиваются более интенсивно и лучше переносят зиму. В опыте П.Р. Слезкина (1928) на тяжелых почвах погибало 20,5% растений, тогда как на легких – 8,9%.

Потребление питательных веществ озимой рожью зависит не только от состояния растений, но также от погодных условий, почвенных факторов, предшественников и приемов возделывания.

Из элементов питания для растений необходим прежде всего азот для образования белковых веществ. Азотное питание усиливает кущение и общую мощность растений, аммиачный азот поглощается растениями быстрее нитратного. При поглощении аммиачных форм зерно становится богаче азотом. Недостаток азота отрицательно сказывается на корневой системе, замедляет выколашивание (Гусев Е.П., 1926).

Фосфор необходим как элемент питания, он также нужен для использования азота, так как без фосфора тормозится синтез белков.

Недостаток фосфора приводит к нарушению обмена веществ, преобладанию процессов распада полимерных соединений и фосфорорганических веществ.

Фосфор играет большую роль и в формировании корневой системы (Прянишников Д.Н., 1945). Элемент участвует в процессах образования первичных продуктов фотосинтеза, синтеза молекулы хлорофилла (Рубин Б.А., 1956), он сокращает период вегетации и ускоряет созревание, влияет на озерненность колоса (Станков Н.З, 1964).

Калий также необходимый элемент питания растений. Калия в зерне содержится 0,5-0,6%, а в соломе – 0,8-1,5%. Калий, как и фосфор, способствует синтезу белка. Калий принимает участие в образовании углеводов. Элемент увеличивает осмотическое давление клеточного сока, поэтому имеет большое значение для повышения стойкости зимующих растений. При его недостатке задерживается рост растений, снижается энергия кущения.

Озимая рожь – растение умеренного пояса. Для завершения цикла развития - от прорастания семян и до их созревания культуре - требуется сумма температур 1800оС (Майсурян Н.А. и др., 1971). Устойчивость к низким температурам культура вырабатывает осенью, у нее существует две фазы закаливания. В первой фазе происходит накапливание углеводов.

благоприятными для прохождения культурой первой фазы закаливания. При данных условиях к концу этой фазы растения накапливают 20-30% углеводов от общего содержания сухого вещества. Обычно фаза закаливания растения проходит за 5-7 дней. Вторая фаза протекает при отрицательных температурах воздуха (2-5оС). В данных условиях происходит процесс обезвоживания растений озимой ржи. К концу фазы закаливания дефицит воды в растении достигает 30-50%. Положительное влияние второй фазы на повышение морозостойкости возможно только в том случае, если растение за период первой фазы закаливания накопило необходимое в межклетниках, отрицательно влияет на соседние клетки, оказывая на них механическое давление. Если растения прошли первую фазу закаливания и механическое давление уменьшается. Внесение калийных и фосфорных увеличение интенсивности дыхания, что приводит к расходу сахаров.

Семена культуры могут произрастать при температуре несколько выше нуля. Для прорастания семян озимой ржи сумма эффективных температур, по результатам исследования составляет 52о С. Рожь хорошо кустится при среднесуточной температуре воздуха в сентябре около 12о (Майсурян Н.А.

и др., 1971). При 3-40С рост озимой ржи прекращается. При более высокой температуре воздуха процесс кущения озимой ржи проходит быстрее, но при этом побегов образуется меньше. Для нормального колошения и цветения необходима температура 14-150С, при более низкой температуре урожай зерна снижается. Понижение температуры почвы осенью не оказывает существенного влияния на длину вегетационного периода, а при пониженных температурах весной в колосе наблюдается высокая череззерница.

Для нормальной жизнедеятельности растений необходимо определенное соотношение температуры почвы и воздуха (Саранин К.И., Беляков И.И., 1986).

Коэффициент транспирации озимой ржи колеблется от 240 до и зависит от сорта, места выращивания, метеорологических условий года и сроков посева (Савицкий М.С., Николаев М.Е., 1974).

Влажность почвы в начальный период роста ржи, кончая выходом в трубку, определяет число колосков в колосе, а в период колошения – и урожай зерна.

Рожь в первый период роста менее требовательна к влаге, но в период кущения потребность ее во влаге повышается в 3 раза, а во время стеблевания снова снижается. В цветение озимой ржи необходимо повышенное количество влаги, а в период созревания потребность в ней постепенно падает (Grain Е., 1985). Период наибольшей транспирации совпадает обычно с весенним обилием влаги в почве.

Исследованиям показано, что озимая рожь при урожае 45 ц сухого вещества (зерно и солома) потребляет с 1 га 1570,5 т влаги за вегетационный период (Тиунов А.Н., Глухих К.А., Хорькова О.А., 1969).

Из всех озимых культур рожь самая стойкая к вымерзанию (Каракулев В.В., Шустер Д.В., 2011). При оптимальных условиях возделывания она может выдержать температуру -25оС, -30оС и даже ниже. Высокая зимостойкость культуры объясняется ее способностью мобилизовывать запасные формы углеводов, превращая их в простейшие сахара. Важное значение для зимостойкости растений имеет содержание в них нуклеиновых кислот и других фосфоросодержащих соединений, принимающих участие в синтезе белка, и, следовательно, в ростовых процессах (Генкель П.А., Кушнаренко С.В., 1966).

Для озимой ржи опасна продолжительная задержка воды на полях, особенно весной. В.П. Мосолов (1929) установил, что на переувлажненной почве погибло 47,6% растений, тогда как на почве с оптимальными условиями увлажнения - всего лишь 4,5%.

2.3. Характеристика озимой ржи сорта Татьяна Селекционный номер П-2783/87. Сорт выведен в НИИСХ ЦРНЗ методом многократного индивидуально-семейного отбора из гибридной популяции от скрещивания сортов Вятка северная, Чулпан и Орловская 9.

Перед этим в популяции сорта Вятка северная провели 5-кратный массовый отбор по крупнозерности, в результате чего масса 1000 зерен увеличилась по сравнению с исходной на 2,6 г.

Конкурсные испытания нового сорта в институте проводили 16 лет (1990-2005 гг.), средний урожай составил 57,5 ц/га. За годы испытаний урожай зерна сорта Татьяна трижды (в 1997, 2000 и 2003 гг.) превышал уровень 70 ц/га. Новый сорт отличается более короткой соломиной. Средняя высота растений - 134 см.

Сорт зимостойкий. За годы испытания перезимовка растений составила 90,5%. Благодаря своей зимостойкости сорт имеет хорошие перспективы для возделывания в областях Северо-Западного, Волго-Вятского, Центрального и других регионов.

Агроэкологическое испытание сорта проводилось в Костромском и Владимирском НИИСХ в 1994-2002 гг. Средняя урожайность за эти годы составила 50,6 ц/га, в исследованиях урожайность достигла 57,9 ц/га.

Вегетационный период составляет 328 - 333 дня. Отмечается, что для нового сорта характерно смещение фаз развития в сторону позднеспелости:

начало выхода в трубку (на 1 день), полное колошение (на 3 дня), полное цветение (на 2 дня). В период кущения форма куста - промежуточная, листья темно-зеленые, средней длины и ширины, без воскового налёта.

Продуктивная кустистость составляет 2,4 стебля - находится на уровне стандарта. У данного сорта стебель толстый, полый, прочный. Колос желтый, призматический, ости длинные, полурасходящиеся. Зерно серо-зелёного цвета, полуудлинённое, средней крупности. Масса 1000 зерен 29,0-34,7 г (средняя - 31,0 г).

и хлебопекарными качествами зерна. Средний показатель «число падения» за годы конкурсных испытаний у него составил 172 сек.

Данный сорт озимой ржи положительно выделяется по устойчивости к некоторым видам болезней. При искусственном заражении бурой ржавчиной В провокационных условиях на снежную плесень степень поражения нового сорта составила 63,8%, или была на уровне стандарта (68,8%). Сорт отличается дружным колошением и выравненным стеблестоем, благодаря чему меньше поражается спорыньей и септориозом колоса во влажные годы (Государственный реестр селекционных достижений, допущенных к использованию, 2003).

К определенным типам почв сорт особых требований не предъявляет, однако требует качественной предпосевной подготовки почвы. Хорошо отзывается на внесение органических и минеральных удобрений, обработку фунгицидами. Лучшей нормой высева является 5 млн. всхожих зёрен на 1 га, сроки сева - оптимальные для местности (Саранин К.И., Беляков И.И., 1986).

2.4. Роль предшественников при выращивании озимой ржи Основные требования озимой ржи к предшественникам сводятся к тому, чтобы создать благоприятные условия к моменту ее посева.

Это обусловлено тем, что эффективность систем обработки почвы, и вредителей во многом определяется предшествующей культурой.

Пахотный слой почвы должен иметь мелкокомковатую структуру, быть чистым от сорняков, вредителей и возбудителей болезней. Почва должна иметь оптимальную влажность и содержать необходимое для развития озимой ржи количество элементов питания.

Озимую рожь можно размещать по чистым, сидеральным, занятым обрабатываемый и удобряемый. В результате исследования Башкирского сельскохозяйственного института было показано, что в метровом слое почвы ко времени посева озимой ржи в черном пару содержится 129 мм влаги, закономерность наблюдалась в исследованиях на Льговской опытноселекционной станции в Курской области: в пару в среднем за 5 лет исследований накопилось влаги – 146 мм, а под вико-овсяной смесью – и питательный режимы, поле очищается от сорняков и вредителей.

Однако отсутствие урожая с парового поля не всегда компенсируется прибавками последующих культур, тем самым снижается экономическая эффективность севооборота (Лебедева Л.А., 1989).

По мере окультуривания почв, в результате снижения засоренности, применения органических и минеральных удобрений, известкования и правильного чередования культур в севообороте, размещение озимой ржи становится возможным по другим предшественникам.

В ФРГ озимую рожь выращивали в основном после озимой пшеницы, овса, картофеля и ярового ячменя.

В Нечерноземной зоне России рекомендуемыми предшественниками являются чистые и сидеральные пары, занятые пары (вико-овсяный, клеверный, озимо-ржаной, картофельный), многолетние травы, зернобобовые (горох, вика, люпин), пропашные культуры ранних сроков уборки (Шарифуллин Л.Р., Кольцов А.Х., Марьин Г.С., 1989).

Большую ценность имеют пары, занятые бобовыми, особенно раноубираемыми культурами, например, клевером. Клевер луговой оставляет в почве больше, чем другие парозанимающие культуры, органического вещества, поэтому озимые хорошо обеспечиваются азотом и не требуют внесения органических удобрений, более того, при своевременной уборке клевера и обработке почвы в ней накапливается достаточное количество продуктивной влаги. Клевер в полевых севооборотах очень часто высевают вместе с тимофеевкой, но, как показали исследования, в результате этого, растительные остатки травосмеси медленнее разлагаются и оставляют в почве меньше нитратов, клеверо-тимофеечный пласт уступает клеверу по эффективности.

Нередко в виде предшественника используется пласт многолетних трав, но для его успешного использования большое значение имеет ранний срок подъема, при котором создаются благоприятные условия для мобилизации влаги и накопления питательных веществ (Рубин Б.А. 1956).

Из бобовых культур широкое применение получил горох. Пары под горохом имеют большую агротехническую и экономическую ценность.

Возделывание в пару гороха дает возможность получать более высокие урожаи озимой ржи, чем при использовании чистого пара. Горох, улучшая азотный режим почвы, повышает содержание белка в зерне озимой ржи.

Для регулирования водного режима большое значение имеют сжатые сроки уборки гороха и правильная обработка почвы с учетом ее влажности.

При посеве гороха с овсом общая эффективность занятого пара снижается.

В смешанных посевах водный режим почвы для озимой ржи становится менее благоприятным, а также снижается азотофиксирующая способность самого клевера лугового.

На песчаных и супесчаных почвах Нечерноземной зоны хорошей парозанимающей культурой является кормовой люпин. Он отличается высокой продуктивностью и обеспечивает положительный баланс азота в почве. После кормового люпина озимую рожь можно выращивать без внесения органических удобрений.

Бобово-овсяные смеси на зеленую массу могут широко применяться как предшественник озимой ржи. По агротехническому значению и влиянию на урожайность озимой ржи вико-овсяный и пелюшко-овсяный пары почти и горохом. Они оставляют в почве значительное количество органического повышается при увеличении в них бобового компонента.

Картофель, при соблюдении основных условий возделывания, является хорошим предшественником для озимой ржи. При одинаковом внесении минеральных удобрений под озимую рожь на чистых парах и после картофеля урожайность ее иногда почти не снижается, или снижается не более чем на 2-4 ц/га, при этом можно получать дополнительно до 160- ц с 2 га (Тиунов А.Н. и др., 1969).

2.5. Влияние удобрений на урожайность и качество озимой ржи Производство зерна в России располагается, в основном, в зоне и экономических затрат (Державин Л.М., 1988). Культуры, выращиваемые в Нечерноземье, особенно хорошо отзываются на внесение удобрений.

Наибольший агроэкономический эффект может быть получен лишь на фоне гармоничного сочетания факторов, оказывающих влияние на рост и развитие растений, позволяющих оптимизировать процессы обмена веществ и превращения энергии в растительном организме: фотосинтез и образование белков, жиров, углеводов и иных продуктов органического синтеза (Липкина Г.С., 1975, Кулаковская Т.Н., 1978, Панников В.Д., 1977).

в агроэкосистемах оказывает значительное воздействие на свойства почвы (Минеев В.Г., Гомонова Н.Ф., 1990, Минеев В.Г., 2000, Кирпичников Н.А., Адрианов С.Н., 2007, Сычев В.Г. и др., 2003, Birch H.F., 1958, Champbell C.A.., 1969).

оптимальной технологии возделывания сельскохозяйственных культур обеспечивает динамичный и устойчивый рост урожайности и улучшает качество сельскохозяйственной продукции (Жуков Ю.П., 1983, Кириллова Г.Б., 1988, Муравин Э.А., Титова В.И., 2010). Известно, что при внесении удобрений растения не только получают дополнительные питательные вещества, но и более полно используют элементы питания из самой почвы.

На протяжении всего вегетационного периода растения не одинаково поглощают элементы питания. Озимая рожь усваивает до 40-60% конечного содержания элементов питания в урожае уже в течение осеннего периода вегетации. Поступление питательных элементов почти прекращается к концу фазы колошения. Значительное количество элементов питания усваивается культурой в период от всходов до конца кущения. Максимальное процентное содержание элементов питания в озимой ржи наблюдается в фазе кущения (Шатилов И.С. и др., 1976). Поэтому озимую рожь необходимо подкармливать весной и вносить удобрения до ее посева. Более полное представление о потребности растений в питательных веществах дает изучение динамики поступления их в отдельные фазы развития. Оказалось, что наиболее интенсивное поглощение питательных веществ у озимых происходит в довольно сжатые сроки.

Поступление и использование растениями отдельных элементов питания существенно изменяются с возрастом растений. Обычно выделяют максимальный период потребности в том или ином веществе, когда среднесуточное потребление достигает своего максимума, и критический, при котором недостаток или отсутствие какого-либо элемента особенно отрицательно сказывается на росте и развитии растений.

Более полное представление о потребности растений в питательных веществах дает изучение динамики поступления их в отдельные фазы развития. Оказалось, что наиболее интенсивное поглощение питательных веществ у озимых происходит в довольно сжатые сроки.

Период максимального среднесуточного потребления элементов питания в большинстве совпадает со временем наибольшего накопления сухой массы. У озимой ржи максимум среднесуточного поступления фосфора и калия приходится на период выход в трубку – колошение.

Максимальное поступление азота наблюдается несколько позднее, но к началу цветения оно резко падает.

Содержание питательных веществ в урожае обычно значительно меньше за вегетационный период, потому что значительное их количество остается в отмерших растениях, в пожнивных и корневых остатках.

характеризуется выносом их с урожаем зерна и соломы. Зная состав и количество выносимых питательных веществ, можно приблизительно определить потребность растений в этих элементах питания.

На формирование 1 ц зерна озимая рожь потребляет в среднем 1,0-1,2 кг Р2О5, 2,0-2,6 кг К2О и 3-4 кг/га азота.

Для получения урожая озимой ржи 40 ц/га требуется внести на почвах со средним содержанием питательных веществ 100-130 кг/га Р2О5 (2,4-3,2 кг на 1 ц зерна) и 95-105 кг/га К2О (2,4-2,6 кг на 1 ц зерна) (Мартынов Б.П.

и др., 1986).

Вынос питательных веществ урожаем озимой ржи на 1 ц зерна, по данным института физиологии растений Академии наук УССР, на подзолистой супесчаной почве составил без удобрений: N- 3,7 кг, Р2О2 -1, кг, К2О – 3,0 кг; в варианте с навозом 20 т - N- 4,1 кг, Р2О2 -1,9 кг, К2О – 3, кг; в варианте N30P45K45 - N- 4,4 кг, Р2О2 - 2,1 кг, К2О – 4,4 кг; в варианте 10 т навоза + N15P22,5K22,5 - N- 4,4 кг, Р2О2 - 2,2 кг, К2О – 4,7 кг; урожай (Тиунов А.Н., Глухих К.А., Хорькова О.А., 1969).

Урожайность зерновых культур, являясь результатом сложного взаимодействия растений с условиями среды, определяется, в конечном итоге, соотношением двух величин – числа плодоносящих стеблей на единице площади и массы зерна с одного колоса. Таким образом, высокие урожаи зерна можно достичь при густоте продуктивного стеблестоя, специфической для соответствующего местообитания, высоких показателях числа зерен в колосе и массы 1000 зерен. Каждая из этих величин зависит от ряда других элементов структуры урожая. Густота плодоносящего стеблестоя определяется нормой высева и полевой всхожестью, густотой всходов, выживаемостью растений и продуктивной кустистостью. Масса зерна с одного колоса зависит от его озерненности и массы 1000 зерен. Элементы структуры урожая в свою очередь зависят от сложного комплекса биологических, агротехнических, почвенных и метеорологических условий (Зиганшин А.А., Шарифуллин Л.Р., 1981).

По нормам высева и полевой всхожести семян отдельные части Нечерноземной зоны различаются между собой. Более высокая норма высева озимой ржи характерна для севера зоны (Стихин М.Ф., Денисов П.В., 1977).

В условиях Нечерноземья встречаются годы, когда почти одна треть высеянных всхожих семян не дает всходов. Это приводит к излишнему сказывается на урожайности.

На урожайность влияют агротехнические условия: качество основной и предпосевной обработки почвы, прикатывание, использование удобрений, предшественники, сроки и способы посева, глубина заделки семян, общая метеорологические условия, качество посевного материала, а так же общий уровень культуры земледелия и агротехники (Мазурицкий А.М., 1983, Бахтизин Н.Р., Исмагилов Р.Р., 1991).

Одним из главных условий получения высоких урожаев зерновых культур, включая озимые, является применение минеральных и органических Минеев В.Г., 1981, Агрономическая тетрадь…, 1986, Державин Л.М., 1992, Ефремов В.Ф., 2004, Сычев В.Г., 2009).

Проведенные исследования на дерново-подзолистой легкосуглинистой почве стационара отдела земледелия Ивановского НИИСХ показали, что в условиях центральных областей на данных почвах достижение урожая озимой ржи свыше 40 ц/га возможно только при применении агрохимикатов (Ненайденко Г.Н. и др., 1994).

Формирование урожаев сельскохозяйственных культур в наибольшей степени ограничивают дефицит азота и фосфора, находящихся в первом и во втором минимумах (Никитишен В.И., 2002, Окорков В.В., 2006, Никитишен В.И., Курганова Е.В., 2007, Иванов А.И. и др., 2008, Иванов А.И. и др., 2010).

Это предопределяет проявление высокой эффективности азотного и фосфорного удобрений, положительное действие которых усиливается при их сбалансированном применении (Никитишен В.И., 1984, Никитишен В.И. и др., 2000, Никитишен В.И. и др., 2002).

и зарубежных ученых свидетельствуют о высокой эффективности азотных удобрений, вносимых под озимую рожь (Озимая рожь…, 1988).

в зависимости от почвенно-климатических условий при внесении 40- кг/га действующего вещества азотных удобрений может колебаться в пределах 0,22-0,70 т/га (Программа и методика..., 1990).

По многочисленным данным была установлена наиболее эффективная доза азота под озимую рожь - 60 - 90 кг/га, увеличение дозы приводит к полеганию посевов, снижению качества зерна и урожая (Горчев А.А., 1975, Мадялец П., 1977, Куди В.А., 1981, Кулаковская Т.Н., Богдановская М.А., 1978, Ломако Е.И., Белков А.П., 1979, Бровкин В.И., Синягина Н.И., 1982).

Азотные удобрения улучшают развитие вегетативных органов и колосков, повышают энергию кущения, увеличивают урожай зерна и содержание белка в нем. В зерне озимой ржи содержится 2,2 % азота от общей массы, а в соломе – 0,45%. С каждым урожаем из почвы выносится большое количество азотных соединений. По Д.Н. Прянишникову (1965), недостаток азота является главным ограничивающим фактором жизни растений.

Нормальное азотное питание озимых культур необходимо с первых этапов их развития. Уже в фазу 3-4 листочков дифференцируются ткани конуса нарастания. Если в это время растениям не обеспечить нормальное азотное питание, то в колосе образуется недостаточное количество колосков, что приводит к снижению урожая. Основная масса азота в почве находится в различных органических соединениях (Озимая рожь…, 1988).

При посеве озимых большую роль играют также предшественник и система обработки. В накоплении доступных форм азота в почве более эффективны чистые пары. Особенно мало содержится нитратного азота на парах, занятых поздноубираемыми культурами (картофелем), с бедными песчаными почвами, при недостатке влаги.

Фосфор оказывает большое и разностороннее влияние на жизнь растений. Он способствует развитию корневой системы, более быстрому росту в первый период жизни (Минеев В.Г., Лебедева Л.А., 1991).

Под влиянием фосфора повышается зимостойкость озимых, ускоряется созревание, увеличивается урожай и повышается его качество. Поэтому не случайно фосфорные удобрения обеспечивают прибавку урожая не только в условиях хорошей обеспеченности почвы влагой, но и при относительном ее недостатке.

Опыт показал, что молодые растения очень плохо усваивают фосфор из почвы и поэтому при отсутствии минеральных, легкодоступных фосфорных удобрений испытывают фосфорное голодание. Это отрицательно сказывается на всем последующем развитии растений. Потребность озимых в фосфоре удовлетворяется плохо, так как большинство почв в Нечерноземной зоне слабо окультурено и содержит незначительные запасы усвояемой фосфорной кислоты (Конончук В.В. и др., 2009).

Исследованиями Д.Н. Прянишникова, А.Н. Энгельгардта, А.Н. Лебедянцева и многих других ученых установлена возможность эффективного использования фосфоритной муки в качестве основного фосфорного удобрения для озимой ржи на большинстве почв Нечерноземной зоны. При компостировании фосфоритной муки с навозом повышается доступность ее растению и значительно сокращаются потери азота из навоза, появляется возможность использования фосфоритной муки круглый год.

Влияние фосфора на урожай озимых зависит от обеспеченности растений азотом. При размещении после бобовых, оставляющих определенное количество азота, озимые лучше отзываются на фосфорные удобрения, чем при посеве по другим предшественникам.

сельскохозяйственном институте на дерново-подзолистых и тяжелосуглинистых почвах, внесение N30P120K60 и N30P60K120 обеспечивало перезимовку ржи на 85,6% и 83,8%, без удобрений – только на 66,6%.

Из опыта М.С. Савицкого и М.Е. Николаева (1974) видно, что удобрения повышали выживаемость растений за весенне-летний период (за 4 года погибло 11,6% растений озимой ржи без удобрений и 6% с внесением N90P120K120).

На Красноуфимской станции УралНИИСХ на серой слабоподзолистой суглинистой почве в среднем за 4 года урожай зерна ржи повышался на 6,2 ц с 1 га (45%) при внесении суперфосфата в пару в дозе 4 ц на 1 га.

Нечерноземной зоны показали, что при внесении 50 кг (10 кг Р2О5) гранулированного суперфосфата урожайность зерна озимых зерновых увеличилась на 2,8 ц с 1 га (15,6%) (Державин Л.М., 2012, Методическое руководство…, 2008).

Калий, также как азот и фосфор, является жизненно необходимым элементом питания растений, оказывающим на них разностороннее действие. Калий повышает устойчивость биоколлоидов клетки и улучшает обмен веществ. Под влиянием калия усиливается синтез сахаров. Калий способствует также образованию белковых веществ. При нормальном калийном питании растительные клетки лучше удерживают воду, благодаря чему растения становятся более устойчивыми к засухе. Калий повышает и бактериальным заболеваниям, к полеганию.

Из калийных удобрений наиболее распространен хлористый калий, содержащий 57-60% К2О. Калийные соли представляют собой смесь хлористого калия с сырыми калийными солями, содержание К2О в которых от 30% до 40%. Наиболее эффективными являются бесхлорные формы – сульфат калия (сернокислый калий), содержащий 48-52% К2О, и сульфат калия-магния (26-28% К2О) (Муравин Э.А., Титова В.И., 2010).

взаимодействуют с почвой. Большая часть калия поглощается обменно, но при обильных осадках калий постепенно вымывается из пахотного слоя.

Зерновые относятся к растениям, характеризующимся средними величинами выноса калия из почвы. В противоположность азоту и фосфору, калия всегда больше в вегетативных органах, чем в репродуктивных (семенах). Так, в растениях озимой ржи калия содержится в зерне 0,60%, в соломе – 1,0% к общей массе. Это позволяет при правильном накоплении и хранении навоза и полном использовании всех органических отходов возвращать в почву калий в большем количестве, чем азот и фосфор.

Валовое содержание в почве калия в 5-10 раз больше, чем азота и фосфора, но доступных форм калия часто недостаточно, и для получения высоких урожаев озимых в ряде случаев необходимо вносить в почву калийные удобрения. Больше всего недостаток калия растения испытывают на торфяниках, пойменных темноцветных почвах, а также на почвах легкого гранулометрического состава (песчаных и супесчаных) и с большим содержанием извести. Черноземные почвы меньше нуждаются в калийных удобрениях, чем почвы дерново-подзолистые (Методическое руководство…, 2008).

Действие калийных удобрений значительно возрастает при сочетании их с азотными, фосфорными и органическими удобрениями, поэтому наибольшие прибавки урожая озимых калийные удобрения обеспечивают при одновременном внесении с этими удобрениями. Дозы калийных удобрений в зависимости от потребности в калии составляют 30-60 кг К2О на 1 га, что соответствует 0,5-1 ц хлористого калия или 0,75-1,5 ц калийной соли на 1 га. Калийные удобрения вносят в виде основного удобрения под вспашку или перепашку пара (Симакин А.И., 1983).

Калий хорошо удерживается почвой, а хлор, содержащийся в калийных удобрениях, вредный для многих растений, вымывается из почвы. Калийные удобрения можно вносить и под неглубокую перепашку в чистых парах или после уборки парозанимающих культур совместно с другими удобрениями.

На урожай озимых культур разные формы калийных удобрений влияют примерно одинаково. Хорошим калийным удобрением для озимой ржи является зола, которая, кроме калия, содержит много извести и фосфор. Золу по 3-6 ц на 1 га заделывают при вспашке или предпосевной обработке почвы.

(Кореньков Д.А., 1990).

В ряде случаев отмечено снижение урожаев озимых. Это, возможно, связано с более высокой подвижностью азотных и калийных удобрений, чем фосфорных, что может привести к образованию повышенной концентрации почвенного раствора (на малобуферных почвах) в зоне размещения семян (Тиунов А.Н., 1969).

По результатам исследований БелНИИЗ, на дерново-подзолистой легкосуглинистой почве действие одного калийного удобрения было меньше 10%, в сочетании с азотными удобрениями прибавка в урожае зерна ржи составила 5,4 ц с 1 га (31%), по известково-торфонавозному компосту совместно с азотно-фосфорным удобрением прибавка в урожае ржи равнялась 8,2 ц с 1 га (47,5%) (Стихин М.Ф. и др., 1977).

Нарушение технологии применения минеральных удобрений может привести к повышению кислотности почвы, к подавлению полезных и усилению вредных микробиологических процессов в почве (Андре Гро, 1965, Милащенко Н.З., 1993, Еськов А.И., 2002, Шильников И.А., Аканова Н.И., 2004).

Вследствие антропогенного воздействия почва может утратить свои экологические функции, направленные на нейтрализацию дополнительной кислотности, обусловленную выпадающими атмосферными осадками (Effect…, 1989, Минеев В.Г., Гомонова Н.Ф., 1990). В опыте, проведенном на территории Учебно-опытного экологического центра МГУ в 1950 г., длительное применение физиологически кислых минеральных удобрений на дерново-подзолистой почве увеличивало ее кислотность, содержание подвижного алюминия (Минеев В.Г., Гомонова Н.Ф., Зенова Г.М., Скворцова И.Н., 1998).

По данным Географической сети опытов установлено, что внесение минеральных удобрений на дерново-подзолистых почвах снижало содержание гумуса на 20-34%, без применения удобрений – потери увеличивались (Любарская Л.С., 1974, Минеев В.Г., Ремпе Е.Х., 1990).

Кроме того, при внесении высоких доз удобрений возрастает масса сорняков, усиливается опасность полегания посевов, повышается степень пораженности растений болезнями и вредителями (Ладонин В.Ф., 1987, Жиляев А.М., 1989). В исследованиях А.В. Пасынкова и В.Ф. Ладонина (1996) эффективная доза азота на посевах зерновых находилась на уровне кг/га д.в.

Важнейшей задачей научно обоснованных систем применения удобрений, наряду с получением качественной продукции, должно быть поддержание за ротацию севооборота бездефицитного баланса гумуса в почве (Лапа В.В. и др., 2002, Богдевич И.М. и др., 2002, Богдевич И.М, 2006, Лапа В.В., Босак В.Н., 2002, Лапа В.В., Босак В.Н., 2006, Murata T., Goh K.M., 1997). В этом отношении большое значение при выращивании озимой ржи в севообороте имеет использование навоза.

По данным И.П. Мамченкова (1972), в 1 т подстилочного смешанного навоза содержится 5 кг азота, 7,8 кг калия и 2,5 кг фосфора, наибольшая часть которых находится в легкоусвояемой для растений форме.

Органические удобрения характеризуются как наиболее полные удобрения, содержащие, кроме NPK, в своем составе значительное количество магния, кальция и других элементов.

Большое влияние оказывает навоз на урожайность озимых культур, выращиваемых в Нечерноземной зоне, особенно на легких почвах, бедных гумусом. На более гумусированных почвах влияние навоза проявляется за более длительное время (Прянишников Д.Н., 1965, Минеев В.Г., 1984, Six J.

Conant R.T., Paul E.A., Paustian K., 2002, Loveland P., Webb J., 2003).

высокоэффективным во всех районах Нечерноземной зоны, урожаи озимой ржи при этом увеличились в 1,5 - 2 раза. Например, прибавки от навоза в Белорусском научно-исследовательском институте земледелия составили – 11,7 ц с 1 га, в Ивановской области – 9,1, на Менделеевском опытном поле – 7,3 ц/га. По сводным данным ВИУА, при изучении влияния различных доз навоза выяснилось, что на почвах Нечерноземной зоны для хорошего развития озимых необходимо вносить 18 - 20 т навоза на 1 га. На песчаных почвах эффективность навоза заметно возрастает при увеличении дозы до 30 - 40 т/га.

При правильной обработке почвы и запашке навоза, он быстро минерализуется и уже к посеву озимых в почве накапливается значительное количество питательных веществ. Большие дозы навоза могут отрицательно отразиться на зимостойкости, устойчивости к полеганию озимой ржи в результате накапливания большого количества нитратов в почве (Справочная книга…, 2001, Мерзлая Г.Е., Зябкина Г.А., Фомкина Т.П., 2006) При совместном применении навоза и минеральных удобрений его дозу обычно снижают.

Навоз - не только источник питательных элементов и углекислоты, образующейся в процессе минерализации, но и главным фактором улучшения физико-химических и водно-физических свойств почвы (Ганжара Н.Ф., Васильев В.А., 1985, Байбеков Р.Ф. и др., 2010). При систематическом поглотительная способность и буферность, биологическая активность и обеспеченность почвы элементами питания, обеспечивается бездефицитный баланс гумуса (Кононова М.М., 1963, Александрова Л.Н., 1980, Лыков А.М., 2002, Nutrient…, 1989).

Длительное применение навоза в умеренных дозах обеспечивает поддержание гумуса на исходном уровне, а повышенные дозы приводят к некоторому его увеличению. В ряде работ отмечается, что внесение навоза 8-10 т/га на суглинистых и 15-29 т/га на песчаных почвах Нечерноземной зоны создает бездефицитный баланс гумуса (Шевцова Л.К., Дробков Ю.А., 1980, Минеев В.Г., Гомонова Н.Ф., 1990). Целесообразным следует считать также рациональное, систематическое применение минеральных удобрений, которое повышает коэффициент гумификации органических остатков растений (Минеев В.Г, Гомонова Н.Ф. и др., 1998, Минеев В.Г., Гомонова И.Ф., Овчинникова М.Ф., 2004).

возделывании сельскохозяйственных культур эффективно совместное использование органических и минеральных удобрений (Прянишников Д.Н., 1965, Мамченков И.П., 1966, Когут Б.М., 1982, Panayotova J., 1998, Kostadinova S., Panayotova J., 2002, Adams N., 1990, Sallet J., 1982).

Навоз повышает урожайность возделываемых культур, создавая фон, на котором обеспечивается высокое действие минеральных удобрений (Иванов А.П., 1961).

Большое влияние навоз и минеральные удобрения оказывают на озимые культуры в годы, неблагоприятные для перезимовки. В опытах Агробиологической опытной станции МГУ на дерново-подзолистой слабоокультуренной почве без внесения навоза при урожае 18,7 ц/га погибло 36% растений, а при внесении удобрений – погибших растений не было, и урожайность составила 29,7 ц с 1 га.

По данным ВНИИА (Милащенко Н.З., 1993), прямо пропорционально количеству применяемых органических удобрений увеличивается рН почвы.

Использование навоза в виде удобрения нейтрализует кислотность почвы, тогда как систематическое внесение физиологически кислых удобрений приводит к значительному изменению ППК почвы.

Результаты опытов Татарской республиканской агрохимлаборатории показали, что удобрения оказывают значительное влияние на урожай озимой ржи. Наибольший эффект получен от удобрений в дозах N60P60K60, когда прибавка составила 8,0 ц/га (Ломако Е.И., Гадиев К.Г., 1976).

В результате многолетнего опыта, проведенного В.Г.Бусоргиным (2011), было установлено, что применение удобрений в целом по опыту оказалось эффективным, обеспечивая прибавку 11-55% к контролю.

легкосуглинистой почве со средней обеспеченностью фосфором и калием главная роль в формировании урожая зерновых культур принадлежала азотным удобрениям. Повышение дозы азота от 0 до 90 кг/га увеличивало урожай зерна в среднем за 32 года с 18,3 до 28,5 ц/га, дальнейшее увеличение дозы азота до 225 кг/га привело к повышению урожая до 34,7 ц/га.

Неблагоприятные погодные условия и высокие дозы удобрений могут привести к полеганию посевов, тем самым снизить продуктивность озимой ржи.

В условиях Чувашской АССР на серых лесных тяжелосуглинистых почвах установлена тесная корреляция урожая зерна озимой ржи с количеством осадков, выпавших за вегетационный период (r=0,62), и наибольшая прибавка, равная 8,0 ц/га, которая была получена при внесении N90P90K60 (Стихин М.Ф., 1977).

В условиях ФРГ рекомендуется вносить до 140-170 кг/га азота (Froesschle К., 1971). При этом требуется разреженный посев, необходимы меры по укорачиванию стеблестоя и применение калийных удобрений.

Внесение калия в дозе 80-160 кг/га д.в. независимо от содержания калия в почве повышало урожай озимой ржи до 35-40 ц/га при урожае без внесения калия 34,2-35,6 ц/га. По другим данным, наиболее эффективными дозами азотных удобрений под рожь являются на тяжелых почвах 100-110 кг/га д.в., а на легких 80-95 кг/га д.в. (Мазурицкий А.М., 1983).

Удобрения оказывают влияние на содержание минерального азота в почве (Минеев В.Г., Шевцова Л.К., 1978, Милащенко Н.З. и др., 1993).

В результате опытов установлено, что содержание минерального азота в почве при использовании минеральных удобрений выше, чем при внесении навоза.

Многочисленными исследованиями показано улучшение режима минерального азота во всех почвах под воздействием азотсодержащих удобрений (Гамзиков Г.П., 1981, Помазкина Л.В., 1985, Кудеяров В.И., 1989, Володина Т.И., Назарова О.В., Корякина А.И., 2008, Володина Т.И, Макарова А.И., 2010), но повышенные их дозы могут вызвать избыточное накопление нитратов в продукции, значительную их миграцию в почве и загрязнение окружающей среды (Агаев В.А. и др., 1989).

Не использованный растениями азот, как известно, претерпевает в почве ряд превращений: иммобилизуется почвой, улетучивается в атмосферу и вымывается в нижние горизонты почвенного профиля, а на склонах, кроме того, мигрирует с поверхностным и внутрипочвенным стоком талых и ливневых вод, что приводит к загрязнению окружающей среды (Кореньков Д.А., 1976, Гамзиков Г.П. и др., 1985, Емельянова В.И., 1985, Варюшкина Н.М., 1984, Кудеяров В.Н., 1989, Руделев Е.В., 1989, Кидин В.В. и др., 2009).

экологического состояния агроценозов необходимо научно обоснованное применение органических и минеральных удобрений (Прянишников Д.Н., 1962, Мамченков И.П., 1963, Кулаковская Т.И., 1965, Васильев В.А., 1971, Жуков Ю.П., 1996, Адрианов С.Н., 2000, Кирюшин В.И., 2000, Никитишен В.И., 2002, Петрова Л.И., 2007, Анисимова Т.Ю., Кузина А.Ф., 2013, Anderson A., 1996, Fog K., 1988, Skarda M., 1985).

Исследованиями показано, что наибольший эффект от навоза и минеральных удобрений достигается при оптимизации их сочетаний и доз.

проведенного на дерново-подзолистой легкосуглинистой почве в полевом севообороте в Смоленской области, установлены эффективные дозы удобрений, составляющие N45P45K60 на фоне 15 т/га навоза ежегодно. При этом обеспечивалась максимальная прибавка урожая зерна озимой ржи (6 ц/га) и получение биологически полноценной продукции (Мерзлая Г.Е., Зябкина Г.А. и др., 1997).

В то же время в опыте, заложенном профессором Ю.П. Сиротиным в 1964 г., было показано, что совместное применение навоза и минеральных удобрений не имело преимущества над системой удобрения без навоза (Варламова Л.Д. и др., 2008). Однако в большинстве публикаций сообщается о положительных результатах использования органоминеральных систем удобрения.

В исследованиях Т.М. Серой и др. (2011) установлено, что на дерновоподзолистой легкосуглинстой почве максимальную продуктивность севооборота обеспечила органоминеральная система удобрений. Прибавка урожая от 1 кг NPK, содержащегося в навозе, составляла 5,2-4,8 ц к.е., от 1 кг NPK минеральных удобрений – 6,6-7,7 ц к.е.

Урожайность зерна 71,7 ц/га в опыте 2005-2008 гг. в РУП «Экспериментальная база им. Суворова» в Минской области на дерновоподзолистой супесчаной почве сформировалась при внесении N90 на фоне Р408К80 и последействии 40 т/га органических удобрений (Лапа В.В. и др., 2011).

Совместное применение органических и минеральных удобрений при оптимизации доз способствовало росту урожайности также на легких почвах Брянской области. В стационарном полевом опыте, заложенном в 1993 г. на Новозыбковской ГСОС ВНИИА, урожайность от внесения N70P30K60 и последействия 40 т навоза составила 16,1 ц/га, тогда как на контроле – 7, ц/га, а при внесении минеральной системы удобрений N70P30K60 – 15,3 ц/га (Белоус Н.М. и др., 2009).

На основании опытов Северо-Западного НИИСХ и опытных станций северо-западной зоны при возделывании озимых зерновых на дерновоподзолистых легкосуглинистых среднеокультуренных почвах рекомендуется под горохо-овсяную смесь (занятой пар) при планируемом урожае 180- ц/га вносить на 1 га до посева 5-6 т извести, 40 т торфонавозного компоста, N30-40P60K60, при посеве - Р10.

сельскохозяйственной опытной станции на дерново-подзолистой среднесуглинистой почве пар был занят вико-овсяной смесью. Урожай озимой ржи 30 ц с 1 га получен при применении после уборки смеси под вспашку 25 т навоза на 1 га и под предпосевную культивацию – Р60К60.

Весной растения подкармливали азотными и фосфорными удобрениями – N22P22, летом проводили некорневую подкормку в период колошения в тех же дозах. Считается целесообразным в целях лучшего роста и развития ржи осенью перед посевом вносить азотные удобрения в небольших дозах (N30-40) (Стихин М.Ф., 1977).

Под влиянием удобрений изменяется качество зерна. Содержание минеральных веществ в зерне озимой ржи, по данным учхоза БГАУ, на выщелоченном черноземе в среднем за 1993-1995 гг., составило без удобрений - Р2О5 -0,50%, К2О – 0,52%, СаО-0,07%, Mg-0,10%; при внесении РК расчетной нормой на 3,5 т/га (фон) - Р2О5 -0,55%, К2О – 0,54%, СаОMg-0,10%; в варианте фон + N50 (весенняя подкормка)- Р2О5 -0,13%, К2О – 0,53%, СаО-0,08%, Mg-0,11%; фон + N50 (весенняя подкормка) + N (некорневая подкормка в фазе колошения) - Р2О5 -0,51%, К2О – 0,53%, СаОMg-0,11% (Исмагилов Р.Р., 2001).

Следует учитывать, что азот непосредственно входит в состав белковой молекулы и имеет важное значение для образования белка в зерне. Его содержание в белке в среднем составляет примерно 17% (Минеев В.Г., 2004).

В полевом стационарном опыте, заложенном на опытном поле Вологодской ГМХА им. Верещагина на дерново-подзолистой среднесуглинистой почве, под влиянием различных систем удобрения содержание сырого белка в зерне озимой ржи заметно возрастало (Толстоусов В.П., 1987). Максимальное количество белка в зерне озимой ржи получено в варианте опыта N95P45K140, дальнейшее повышение дозы приводило к некоторому снижению содержания белка (Жуков Ю.П. и др., 1998, Жуков Ю.П., Чухина О.В., Куликова Е.И., Усова К.А., Токарева Н.В., 2011).

Накопление белка происходит в результате реутилизации азотистых веществ, накопленных в вегетативных органах до начала налива зерна и поглощения из почвы азота в период налива зерна. Также было показано, что даже при хорошем снабжении растений азотом до цветения накопленного в вегетативных органах азота недостаточно для получения зерна с высоким содержанием белка. Позднее внесение азота (в фазу колошения и позже) оказалось эффективным приемом повышения содержание белка в зерне.

По В.Д. Кобылянскому (1982) содержание белка в зерне увеличивается с уменьшением массы 1000 зерен.

Исследования Д.А. Коренькова (1973) показали, что увеличение белковости свыше 11 % ухудшает качество хлеба. В.П. Толстоусов (1987) установил, что внесение азотных удобрений в дозе N60-135 повышает содержание белка в зерне озимой ржи и сохраняет высокие хлебопекарные свойства.

У ржи установлена обратная зависимость между величиной урожая и белковостью зерна, что особенно заметно при недостаточном уровне азотного питания. Внесение азота в достаточном количестве повышает урожайность культуры и не снижает содержания белка. Вместе с тем, чрезмерное увеличение доз азота вызывает полегание ржи, вследствие чего падает урожайность (Созинов А.А., 1976).

Таким образом, обзор литературы показывает, что по вопросам удобрения озимой ржи проведено много научных исследований. Однако большинство материалов получено, как правило, в краткосрочных полевых опытах с малым набором доз и сочетаний минеральных и органических удобрений без учета их последействия на урожайность и качество зерна.

В связи с ограниченностью сведений по эффективности последействия длительного применения органических и минеральных удобрений в различных дозах и сочетаниях на урожайность и качество озимой ржи при возделывании на легких почвах в севообороте целесообразно проведение соответствующих исследований.

3. УСЛОВИЯ И МЕТОДЫ ПРОВЕДЕНИЯ ИССЛЕДОВАНИЙ

3.1. Схема опыта Опыт заложен в 1978 г. в поселке Ольша Смоленской области.

Исследования проводились в 2009 - 2012 гг.

Схема опыта – сокращенная факториальная, представляет собой выборку 1/27 (6х6х6х6). Изучаются четыре фактора: навоз, азотные, фосфорные, калийные минеральные удобрения в шести дозах – 0,1,2,3,4,5.

Таблица 1. Схема опыта Каждый вариант записан в виде четырехзначного числа, где первая цифра – количество азота, вторая – фосфора, третья – калия и четвертая – навоза. Факториальная схема, содержащая 16 вариантов опыта была заложена на трех фонах 0000, 1111, 2222, что в совокупности составляет вариантов опыта.

с Программой и методикой исследований в Географической сети опытов по комплексному применению средств химизации в земледелии (1990).

За 30 лет опыта прошло 4 ротации севооборота. Чередование культур в первой ротации севооборота (1979 – 1989 гг.): картофель – ячмень – озимая рожь – горохоовсяная смесь – озимая пшеница – ячмень – многолетние травы 1-го и 2-го годов пользования – озимая рожь – овес; во второй ротации (1990гг.) и в третей ротации (1996-2001 гг.): картофель – ячмень – многолетние травы 1-го и 2-го годов пользования – озимая пшеница – овес;

в четвертой ротации (2002 -2008 гг.) и пятой ротации (с 2009 г.): однолетние травы (овес на зеленый корм) – озимая рожь – ячмень – многолетние травы 1го и 2-го годов пользования – яровая пшеница – овес.

Насыщенность севооборота зерновыми культурами составляла от 1-ой к 4-ой ротации: 54, 50, 50, 57%, в среднем – 53%; насыщенность многолетними травами – соответственно 18, 33, 33, 28%, в среднем – 27 %.

Навоз вносили в 1-ой ротации севооборота под картофель и озимую пшеницу, во 2-ой и 3-й ротациях – под картофель, в 4-й ротации - под озимую рожь. Навоз крупного рогатого скота с небольшим количеством подстилки – имел влажность 70% и содержал 0,46% общего азота, 0,08% аммонийного азота, 0,21% P2O5 и 0,66 % К2О. Содержание органического вещества (на сухую массу) составляло 59%, отношение C:N равно 19.

Валовое содержание тяжелых металлов было невысоким: Cd – 0,1, Сr – 1, Ni – 1, Cu – 0,6, Zn – 7 мг/кг сухой массы.

С единичной ежегодной дозой навоза (3,2 т) в почву вносилось в расчете на 1 га 580 кг органического вещества, 14,5 кг N, 6,6 кг P2O5, 20, кг К2О. За 30 лет опытов с единичной дозой органического удобрения 96 т/га, в почву поступило 17,4 т органического вещества, 435 кг N, 198 кг P2O5, кг К2О. В качестве минеральных удобрений в опыте применяли Naa, Pсдг, Кх,. Единичные дозы азота, фосфора и калия составляли 25,5 кг д.в./га. За лет опыта в почву поступило с минеральными удобрениями по 765 кг/га азота, фосфора(P2O5) и калия (К2О).

Повторность в опыте трехкратная. Площадь делянки – 112 м2 (7х16 м), учетная площадь делянки – 48 м2 (4х12 м).

В наших исследованиях озимую рожь сорта Татьяна выращивали в пятой ротации зернотравяного севооборота при поддерживающем внесении аммиачной селитры в дозе N45.

Посев озимой ржи в 2009 г. проводился 8 сентября, в 2010 г. – сентября. Норма высева семян – 180-200 кг/га. Подкормка аммиачной селитрой в дозе 45 кг д.в./га производилась в 2010 г. – 5 мая, в 2011 г. – апреля, уборка урожая в 2010 г. – 26 июля, в 2011 г. – 2 августа.

3.2. Характеристика почвы опытного участка Почва опытного участка дерново-подзолистая легкосуглинистая окультуренная, перед закладкой опыта характеризовалась следующими агрохимическими показателями: рНкcI 5,5-6,4, содержание гумуса 1,3-1,5%, подвижного фосфора (Р2О5) и калия (К2О) (по Кирсанову) соответственно 110-209 и 115–146 мг/кг почвы.

3.3. Методика исследований Методика исследований включала в себя следующие анализы:

Агрохимический анализ почвы в слое 0-20см перед закладкой опыта проводился с определением следующих показателей:

- рН солевой вытяжки – потенциометрическим методом;

- гумус по Тюрину в модификации ЦИНАО;

-подвижный фосфор и калий по Кирсанову А.Г. (ЦИНАО), фосфор на ФЭК-КФК-3, калий – на пламенном фотометре;

- содержание нитратного азота в почве – ионометрическим методом метеостанции г. Смоленска.

Расчет гидротермического коэффициента (ГТК) осуществлялся по Селянинову.

Учет урожайности проводился сплошным методом.

Агрохимические анализы растительных образцов были проведены по следующим методикам:

- общий азот по Кьельдалю по ГОСТ 134964-93;

- фосфор по Дениже - ГОСТ 26657-97;

- калий на пламенном фотометре по ГОСТ 30504-97;

Масса 1000 зерен определялась по ГОСТ 10842-. Натура зерна - по ГОСТ 10840- Статистическая обработка данных, корреляционный и регрессионный анализ – по Б.А. Доспехову (1985) и В.Н. Перегудову (1978).

Энергетическая оценка – по методике Г.Л. Булаткина (1983).

Экономическая эффективность - в соответствии с Рекомендациями по Составлению проекта на применение удобрений (Державин Л.М., 2001 г.).

3.4. Агрометеорологические условия в годы проведения исследований Климат Смоленской области умеренно континентальный. Средняя температура января – 9оС, июля +17оС. Среднегодовая температура воздуха 4,6-4,8оС. Для большей части области различия невелики, лишь южные районы имеют более высокую температуру (примерно на 1оС). Область относится к избыточно увлажняемым территориям, осадков от 620 до 730 мм в год. Среднегодовое количество дней с осадками от 170 до 190.

Вегетационный период длится 129-143 дня. Период с положительной среднесуточной температурой продолжается 213-224 дня. Средняя продолжительность безморозного периода 125-148 дней.

Частая переменчивость погоды, продолжительные дожди летом и осенью, ранние осенние заморозки, возврат холод весной – отрицательные особенности климата области (Агроклиматические ресурсы Смоленской области, 1970).

Для области характерна значительная изменчивость циркуляции атмосферы в течение года, что приводит к весьма заметным отклонениям температуры и осадков от средних многолетних. Средняя сумма осадков составляет 586-669 мм. Распределение осадков в течение года также неравномерно – наибольшее количество их выпадает летом (225-250 мм).

Запас продуктивной влаги в слое 0-100 см к началу вегетации – 133 мм.

Гидротермический коэффициент (ГТК) варьирует от 1,5 до 1,77.

Устойчивый снежный покров наблюдается в конце ноября - начале декабря и разрушается в начале апреля. Полный сход снега происходит во второй декаде апреля. Высота снежного покрова – 30-35 см. Запас воды в виде снега составляет 78-80 мм.

количество Рис.1. Сумма осадков в годы проведения исследований наблюдалось снижение количества осадков в 2010 г., еще большее понижение количества осадков произошло в июле во все годы. В августе в годы возделывания озимой ржи выпавшие осадки были на уровне среднемноголетнего значения, а в сентябре сумма осадков снизилась, особенно в 2011 г. (рис.1).

температура, С Рис.2. Среднемесячная температура в годы проведения исследований воздуха практически не отличалась от среднемноголетних значений (рис.2).

В 2010 г. и 2011 г. температура воздуха была значительно выше среднемноголетней в июле и августе. Резкое повышение температуры воздуха в июле 2010 г. негативно сказалось на посеве овса (поле 2) и привело к массовой гибели растений.

Значительное понижение ГТК произошло в июле 2010 года (табл. Приложения) Отмеченная в этот период засуха не смогла существенно повлиять на урожай зерна озимой ржи, но в то же время не позволила сформировать урожай зеленой массы овса.

4. ВЛИЯНИЕ ПОСЛЕДЕЙСТВИЯ РАЗЛИЧНЫХ ДОЗ И СОЧЕТАНИЙ

ОРГАНИЧЕСКИХ И МИНЕРАЛЬНЫХ УДОБРЕНИЙ НА

ПРОДУКТИВНСОТЬ ЗВЕНА СЕВООБОРОТА: ОДНОЛЕТНИЕ

ТРАВЫ – ОЗИМАЯ РОЖЬ

Исследования продуктивности сельскохозяйственных культур в полевом опыте при различном уровне последействия удобрений проводились в пятой ротации зернотравяного севооборота: 1. однолетние травы (овес на зеленую массу), 2. озимая рожь, 3. ячмень, 4-5. многолетние травы первого и второго годов пользования, 6. яровая пшеница, 7. овес – в 2009 - 2010 гг. на первом поле. Ранее, в течение 30 лет опыта за все ротации севооборота органические и минеральные удобрения применяли систематически. Как уже указывалось в разделе 3.1. среднегодовая единичная доза навоза составляла 3,2 т/га, единичные ежегодные дозы N, P2O и K2O составляли по 25,5 кг/га. В пятой ротации изучалось последействие навоза и минеральных удобрений при поддерживающей азотной подкормке в дозе N45 под озимую рожь, которая вносилась фоном.

Результаты исследований за 2009-2010 гг. показали, что продуктивность звена севооборота: однолетние травы – озимая рожь зависела от доз и сочетаний органических и минеральных удобрений.

Максимальная продуктивность звена - 37,3 ц з.е./га получена в варианте с внесением тройной дозы азотных и органических удобрений (3003) (табл. 2). Прибавка к контролю при этом достигала 52%.

Таблица 2. Продуктивность звена севооборота: однолетние травы – озимая рожь Вариан Продуктивность сельскохозяйственных Продуктивно опыта Самой низкой в опыте продуктивность звена была в варианте внесения одних калийных удобрений, составившая 27,8 ц з.е./га, что лишь на 13,5 % превышало контроль (рис.4.).

Продуктивность, Рис. 4. Продуктивность звена севооборота однолетние травы – озимая рожь в зависимости от последействия органических и минеральных удобрений 6,5 ц з.е/га выше контроля (26,5%). За счет фосфорных удобрений (вариант 0300) прибавка к контролю была несколько ниже - 5,6 ц з.е./га (22,9%).

Использование полного минерального удобрения в трехкратной дозе (3330) давало более высокий эффект, чем раздельное внесение азота, фосфора и калия. В этом варианте сбор зерновых единиц с 1 га в звене севооборота составил 32,5 ц, а прибавка к контролю - 32,7%.

значительный рост продуктивности культур звена, которая достигла 34,3 ц з.е./га, что на 9,8 ц з.е./га, или на 40%, превышало контроль без удобрений.

Продуктивность, ц з.е./га Рис. 5. Продуктивность звена севооборота: однолетние травы – озимая рожь в зависимости от последействия возрастающих доз удобрений в вариантах органоминеральных систем При использовании органоминеральных систем в возрастающих дозах тенденция роста продуктивности наблюдалась в основном от единичных до отношению к вариантам с внесением 3-кратных доз, но давало прибавку по отношению к контролю и варианту с внесением 2-кратных доз органических и минеральных удобрений.

5. ВЛИЯНИЕ ПОСЛЕДЕЙСТВИЯ ДОЗ И СОЧЕТАНИЙ

ОРГАНИЧЕСКИХ И МИНЕРАЛЬНЫХ УДОБРЕНИЙ НА

УРОЖАЙНОСТЬ ОЗИМОЙ РЖИ

Урожайность озимой ржи изучали в 2010-2011 гг. на двух полях в зависимости от последействия доз и сочетаний органических и минеральных удобрений согласно факториальной схеме опыта. Из таблицы 3 следует, что, исследований, особенно в 2010 г., озимая рожь сорта Татьяна хорошо перенесла перезимовку и сформировала относительно высокие урожаи зерна.

На контроле по годам исследований урожайность культуры колебалась от 25,9 до 30,5 ц/га, а в среднем составляла 28,2 ц/га.

Удобрения играли важную роль в повышении урожайности озимой ржи. Во всех вариантах опыта с применением удобрений получены достоверные прибавки зерна по сравнению с контролем.

Таблица 3. Урожайность зерна озимой ржи в зависимости от последействия внесенных удобрений, в среднем по 2 полям Вариант Урожайность озимой Урожайность Прибавка урожая Внесение азотных удобрений обеспечивало среднюю прибавку урожая зерна 2,9 ц/га, или 10,3% по отношению к контролю. В экстремальных условиях, что было характерно для всех лет проведения исследований, отмечено положительное влияние на урожайность озимой ржи фосфорных и калийных удобрений. От внесения фосфорных удобрений в варианте урожайность ржи составила 37,1 ц/га, что на 31,6% больше варианта без удобрений, от калийных удобрений (вариант 0030) урожайность равнялась 35,7 ц/га, или на 26,6 % выше контроля (табл.3).

Рис. 6. Прибавки урожая озимой ржи в среднем по двум полям в зависимости от варианта последействия удобрений Эффективным было применение и полного минерального удобрения, которое дало прибавку по отношению к контролю 10,0 ц/га, или 35,5% (рис. 6). Существенное влияние на урожайность зерна озимой ржи оказала в последствии тройная доза навоза, обеспечившая урожайность зерна 37,2 ц/га, что на 31,9% выше контрольного значения.

внесением навоза (0003) и полным минеральным удобрением (3330) в последействии оказались недостоверными.

Эффект последействия органических удобрений особенно был заметен в условиях засушливого лета 2010 года, что, очевидно, было связано с более в исследованиях ВНИИА и МГУ (Мерзлая Г.Е. и др., 2012) и повышением влажности почвы за счет ранее внесенного органического вещества навоза.

Это позволило получить существенный прирост урожая зерна озимой ржи по отношению к контролю – 7,9 ц/га.

Сравнительный анализ урожайности озимой ржи в вариантах навоза и органоминеральные системы в двукратных и трехкратных дозах (2222, 3333) обеспечивали урожайность культуры в среднем по двум полям 34,6 ц/га, что на 22,7 % превышало контроль (рис.7).

Рис. 7. Влияние последействия возрастающих доз удобрений в органоминеральных системах на урожайность озимой ржи (в среднем по двум полям) Высокие 4-5 - кратные дозы навоза и минеральных удобрений снижали урожайность озимой ржи (рис. 7), что можно объяснить полеганием посевов, отмеченным в этих вариантах опыта.

урожайности озимой ржи были получены следующие уравнения регрессии:

2010 г. - У = 34,78+7,42Н0,5-0,28Н+0,36Р0,5, R=0,75 (1) 2011 г. - У= 25,92+4,63Р+2,8К+5,78Н0,5 - 4,11(РК)0,5 - 5,61 (РН)0,5, R=0,67 (2) В среднем по двум полям:

У = 28,3-2,96N0,5+1,28P+2,46K+5,18H0.5-2,15(NK)0,5-2,56(PH)0,5-1,64(KH)0,5, R= 0,70 (3) где У – урожайность озимой ржи, Н, N, Р и К – единичные дозы соответственно навоза, азота, фосфора и калия.

Уравнения регрессии показывают, что на урожайность озимой ржи в году оказывали влияние в последействии навоз и фосфорные удобрения, в 2011 году – навоз, фосфорные и калийные удобрения.

Согласно расчетным данным, установлена четкая зависимость роста урожайности озимой ржи от возрастающих доз удобрений в последействии навоза (рис. 8), фосфора (рис. 9) и калия (рис. 10).

Урожайность, ц/га Рис. 8. Урожайность озимой ржи в зависимости от последействия возрастающих доз органических удобрений Возрастающие дозы навоза оказывали влияние на последовательное увеличение урожайности озимой ржи, как по первому, так и по второму полю. Урожайность зерна была максимальной в варианте внесения пятикратных доз навоза.

Урожайность, ц/га Рис. 9. Урожайность озимой ржи в зависимости от последействия возрастающих доз фосфорных удобрений удобрений отчетливо проявился на 2 поле (2011 г.), когда она повышалась с 30,6 ц/га при однократной дозе фосфора до 49,1 ц/га в варианте 5-кратных доз.

Урожайность Рис. 10. Урожайность озимой ржи на 2 поле в зависимости от последействия возрастающих доз калийных удобрений Аналогичная зависимость урожайности зерна озимой ржи в 2011 г.

наблюдалась и в возрастающих дозах калийных удобрений. С ростом доз калия от единичной до 5-кратной урожайность зерна повышалась с 28,7 до 39,9 ц/га.

Данные урожайности озимой ржи, полученные в пятой ротации севооборота, при сравнении с урожайностью культуры в первой ротации после предшественника многолетние травы показывает, примерно, те же зависимости от удобрений, применяемых как в последействии, так и в действии (Мерзлая Г.Е., Зябкина Г.А., Панкратенкова И.В., 1997), о чем свидетельствует ниже приведенное уравнение регрессии в среднем по двум полям в первой ротации севооборота:

Y= 29,72+9,51N0,5-3,53N+0,53P+0,53H+1,03(NK)0,5 ; R=0,90 (4) Характерно, что уровень урожайности зерна озимой ржи на контроле в том и другом случае был практически идентичным, составляя в первой и пятой ротации соответственно 29,7 и 29,5 ц/га.

Анализ урожайных данных озимой ржи за 5-ю ротацию севооборота показал, что в неблагоприятные по метеорологическим условиям годы в формировании зерновой продукции, возделываемой в севообороте большую роль играют органические удобрения. Ежегодное внесение подстилочного навоза крупного рогатого скота в дозе 9,6 т/га в последействии и поддерживающая азотная подкормка (N45) обеспечивали урожайность зерна озимой ржи 37,2 ц/га, что на 9 ц/га (31,9%) выше контроля без удобрений.

Минеральные калийные удобрения в тройных дозах в последействии по влиянию на урожайность ржи имели преимущество перед навозом, а азотные, фосфорные и полное минеральное удобрение уступают навозу.

и поддерживающая весенняя подкормка (N45) обеспечивали достоверный рост урожайности озимой ржи. При этом высокий эффект достигается уже при низких дозах удобрений N45P45K45+3,2 т/га навоза. В среднем по двум полям при этом получено 33,8 ц/га зерна, что на 5,6 ц/га (или на 19,9%) выше контроля без применения удобрений.

При сравнении последействия (2010-2011 гг.) и действия (данные лаборатории агрохимии органических удобрений за 1981-1983 гг.) различных вариантов удобрения установлено, что органическая система обеспечивала значительно более высокие прибавки урожая озимой ржи в последействии, а минеральная сиcтема давала практически одинаковые прибавки - на уровне 34 - 35,5 % - как в действии, так и в последействии. В вариантах органоминеральной системы прибавки урожая колебались от 23,4 до 39,2 % в действии и от 18,8 до 22,7 % - в последействии. При этом в обоих случаях более эффективными в органоминеральных системах удобрения были однодвухкратные дозы (табл. 3 Приложения).

Определение окупаемости удобрений в последействии показало, что она колебалась от 0,9 до 12,4 кг в зависимости от варианта.

Таблица 4. Окупаемость 1 кг NPK удобрений в последействии прибавкой урожая зерна озимой ржи по вариантам опыта, в среднем по двум полям Вариант опыта Окупаемость 1 кг NPK в варианте минеральной системы удобрений (3330) составила 4,6 кг, при использовании органической системы повышалась до 7,7 кг. В варианте органоминеральных систем в зависимости от возрастающих доз окупаемость снижалась от 5,0 кг в варианте однократных доз до 0,9 кг при максимальных, 5- кратных дозах удобрений (табл. 4).

6. КАЧЕСТВО ОЗИМОЙ РЖИ В ЗАВИСИМОСТИ ОТ

ПОСЛЕДЕЙСТВИЯ ДОЗ И СОЧЕТАНИЙ ОРГАНИЧЕСКИХ

И МИНЕРАЛЬНЫХ УДОБРЕНИЙ

6.1. Масса 1000 зерен и натура зерна озимой ржи Масса 1000 зерен озимой ржи является важным показателем ее качества. Зависимость этого показателя от различных доз и сочетаний органических, азотных, фосфорных и калийных удобрений в последействии можно видеть из данных, полученных при возделывании озимой ржи в двух полях опыта в пятой ротации зернотравяного севооборота (табл. 5).

В контрольном варианте масса 1000 зерен в зависимости от года опыта колебалась от 26,0 до 27,8 г. В вариантах удобрений в засушливом 2010 г. она изменялась от 27,0 до 31,0 г и в большей мере в 2011 г. – от 23, до 32,0 г.

Таблица 5. Масса 1000 зерен озимой ржи в зависимости от последействия доз и сочетаний органических и минеральных удобрений (в г) В результате регрессионного анализа для показателя массы 1000 зерен были получены следующие уравнения регрессии:

поле 1 - Y= 27,81+0,38 (NK)0,5, R=0,57, (5) поле 2 - Y= 26,57+2,56(K)0,5-0,9(NK)0,5-0,78(PK)0,5, R=0,6, (6) где Y-масса 1000 зерен, N, Р, K – доза внесения азотных, фосфорных и калийных удобрений.

от азотно-калийных удобрений на 1 поле (2010 г.) и от калийных удобрений на 2 поле (2011 г.) Масса 1000 зерен, г Рис. 11. Масса 1000 зерен в зависимости от варианта последействия удобрений Вследствие более благоприятных агрометеорологических условий в год посева, а также при хорошей перезимовке растений масса 1000 зерен озимой ржи в 2010 г. была, как правило, несколько выше, чем в 2011 г. Внесение калийных удобрений в тройной дозе в 2011 году обеспечило максимальную величину данного показателя – 32,0 г. Использование навоза практически не изменяло массы 1000 зерен в сравнении с контролем.

Масса 1000 зерен, г Рис. 12. Масса 1000 зерен озимой ржи в зависимости от последействия возрастающих доз удобрений в органоминеральных системах системах наибольший эффект увеличения массы 1000 зерен ржи на 1 поле (2010 г.) был достигнут в варианте с пятикратными дозами (5555), а на 2 поле (2011 г.) – в варианте с трехкратными дозами (3333) (рис.12 ). В 2011 году масса 1000 зерен с увеличением доз удобрений от 3-кратных до 4- и 5кратных снижалась с 28,2 г. до 25,1 г. Применение удобрений в единичных дозах (1111) обеспечило рост массы 1000 зерен в сравнении с контролем в 2010 г. и 2011 г. с 27,8 до 28,2 г. и с 26,0 до 27,2 г соответственно.

Проведение корреляционного анализа показало слабую зависимость массы 1000 зерен с урожайностью в оба года исследований. Коэффициент корреляции (r) в 2010 году равнялся 0,4, а в 2011 году – 0,3.

Одним из показателей качества зерна считается натура. Зерно с высокой натурой характеризуется как хорошо развитое, содержащее больше эндосперма и меньше оболочек.

Данные определения натуры зерна озимой ржи в зависимости от последействия органических и минеральных удобрений приведены в таблице 6.

Таблица 6. Натура зерна в зависимости от последействия органических и минеральных удобрений, в среднем по двум полям (2010-2011 гг.) Наименьший показатель натуры зерна озимой ржи был отмечен в варианте опыта с внесением 5-кратной дозы азотных удобрений и 2-кратных доз фосфорных, калийных и органических удобрений (5222) – 674 г/л, максимальный (758,8г/л) – в варианте 3033 при 741,1 г на контроле.

В органоминеральных вариантах с низкими дозами удобрений (1111 и 2222) натура зерна составила 728,6 г/л и 743,9 г/л, что согласно ГОСТ Р 53049-2008 соответствует зерну 1 класса ( при норме 700 г/л).

6.2. Биохимический состав озимой ржи В результате регрессионного анализа биохимического состава озимой ржи были получены следующие уравнения регрессии:

Содержание Р2О5 в зерне, 2010 г.:

У Р2О5 = 0,92 – 0,12К0,5 + 0,04К, R=0,34 (7) Содержание К2О в зерне, 2010 г.:

Содержание Р2О5 в соломе, 2010 г.:

Содержание К2О в соломе, 2010 г.:

У К2О= 1,32+0,44К0,5 - 0,15К + 0,07(КН)0,5, R = 0,29 (10), где У = содержание элементов питания в зерне и соломе, N, Р, K, Н – доза внесения азотных, фосфорных, калийных удобрений и навоза.

Содержание фосфора в зерне озимой ржи в 2010 году зависело от внесения калийных удобрений, а в соломе - от ранее внесенных фосфорных удобрений.

На содержание калия в зерне опытной культуры оказали влияние калийные и азотные удобрения, а в соломе - калийные и органические удобрения.

Зависимости содержания белка в зерне в 2010 году от внесения минеральных и органических удобрений не было установлено.

В 2011 году внесенные удобрения оказывали влияние на содержание белка, фосфора и калия в зерне озимой ржи, о чем свидетельствуют. За год по качеству зерна были получены следующие уравнения регрессии:

Убелок = 7,49+0,35N-0,28(NK)0,5, R = 0,38 (11) У N = 1,31+0,06N-0,05(NK)0,5, R = 0,4 (12) У Р2О5 = 0,61+0,03P0,5+0,01H, R = 0,58 (13) У К2О = 0,54+0,07Н0,5+0,03H, R = 0,37 (14) Химический состав соломы озимой ржи в 2011 г. представлен следующими уравнениями регрессии:

УN = 0,54+0,054Р0,5+0,03К+0,03Н+0,029 (NН)0,5 – 0,06(КН)0,5, У К2О = 0,69+0,06N+0,06K+0,05H, R = 0,67 (17) где У = содержание белка, азота, фосфора и калия в соломе озимой ржи, N, P, K, Н - доза внесения азотных, фосфорных, калийных удобрений и навоза.

В 2011 году одностороннее внесение органических и минеральных удобрений, а также их сочетания оказали влияние на содержание азота, фосфора и калия в основной и побочной продукции опытной культуры, что подтверждается и данными исследований в предыдущих ротациях севооборота, проводимых в 1981 – 1983 гг. и 1988 – 1990 гг. в этом опыте (Мерзлая Г.Е., Зябкина Г.А., Фомкина Т.П., Бузько А.М., 1999).

В первой ротации севооборота, когда предшественником озимой ржи был ячмень, в результате анализа опытных данных было получено уравнение регрессии, которое свидетельствовало о влиянии азота и навоза на содержание белка в зерне:

Убелок = 9,15+0,10N0,5+0,34N-0,06K+0,10H+0,05 (PH)0,50 -0,14 (KH)0,5, R = 0,99 (18) многолетними травами двух лет пользования. Содержание белка в зерне озимой ржи зависело от внесения азотных удобрений:

Убелок = 9,19+0,64N0,5+0,26N, R=0,93 (19) Таким образом, приведенные уравнения регрессии показывают, что на содержание белка в зерне исследуемой культуры во все годы опыта влияли азотные удобрения.

Содержание основных элементов питания в растениях озимой ржи зависело от последействия внесенных удобрений. В наших исследованиях в среднем по двум полям максимальное содержание белка (10,0%) отмечается в варианте с последействием тройной дозы фосфорных удобрений. Более высокое содержание фосфора в зерне 0,9-0,97% было в вариантах 0300 и 2555, калия – в вариантах одностороннего внесения фосфорных и органических удобрений (0,75%) (табл.7). Внесенные ранее удобрения оказали влияние на содержание питательных элементов в соломе. Так, содержание азота в побочной продукции оказалось наибольшим в варианте последействия пятикратной дозы азотных удобрений и двукратных доз фосфорных, калийных и органических удобрений (5222) – 0,67%, содержание фосфора более высоким было в варианте 2552 – 0,55 %, а калия – в варианте 5255 (1,91%).

Таблица 7. Содержание белка, N, P2O5, K2O в озимой ржи в среднем по двум полям, % Вариант Известно, что сырой белок является одним из основных показателей качества зерна.

Рис. 13. Содержание белка в зерне озимой ржи в зависимости от последействия удобрений в среднем по двум полям Определенное влияние на содержание белка в зерне озимой ржи оказали ранее внесенные удобрения, хотя это влияние в значительной мере было связано с метеорологическими условиями, складывающимися в годы опыта. Так, 2010 год характеризовался неблагоприятными погодными условиями и отличался резкой засухой. Подкормку озимой ржи аммиачной селитрой проводили в мае. В июне произошло значительное снижение ГТК, поэтому внесение азотных удобрений в трехкратной дозе не обеспечило заметного повышения содержания белка в зерне по отношению к контролю (в зерне на контроле содержалось 8,7% белка, в варианте 3000 – 9,2%) (рис.13).

Использование навоза и полного органоминерального удобрения в последействии приводило к понижению данного показателя по сравнению односторонним внесением минеральных удобрений.

удобрения. В варианте с навозом обеспечивалось содержание белка на органоминерального удобрения привело к некоторому снижению количества белка в зерне озимой ржи по отношению к контролю.

Содержание сырого белка, % Рис. 14. Содержание белка в зерне озимой ржи при последействии возрастающих доз органоминеральных удобрений и двукратных дозах на обоих полях слабо влияло на содержание белка в зерне озимой ржи. Увеличение доз до трех- и четырехкратных приводило к увеличению этого показателя. Дальнейшее увеличение доз органических и минеральных удобрений уменьшало содержание белка в зерновой продукции в результате полегания стеблестоя (рис. 14).

в зерне и урожайностью озимой ржи установлена слабая отрицательная связь (r = - 0,06).

многом зависело от последействия доз и сочетаний органических и зерне озимой ржи в 2010 году отмечено в варианте с внесением тройной дозы фосфорных удобрений (1,08% и 0,94 соответственно). В 2011 году наибольшее количество фосфора в зерне – 0,73 % было установлено в вариантах 4444, 5555, а калия - в варианте 0003 (0,58 %). Внесение одних калийных удобрений в последействии не оказало значительного влияния на содержание калия в зерне озимой ржи (табл. 4 Приложения).

последействия удобрений Содержание Р2О5,%;

последействия возрастающих доз органоминеральных удобрений Рис. 17. Содержание К2О в зерне озимой ржи в зависимости от последействия удобрений Рис. 18. Содержание К2О в зерне озимой ржи в зависимости от последействия возрастающих доз органоминеральных удобрений Содержание азота, % Рис. 19. Содержание азота в соломе озимой ржи в зависимости от последействия удобрений Содержание азота, % Рис. 20. Содержание азота в соломе озимой ржи в зависимости от последействия возрастающих доз органоминеральных удобрений

7. ВЫНОС ПИТАТЕЛЬНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ УРОЖАЕМ ОЗИМОЙ