Агрохимия, 2021, № 1, стр. 12-22
Эффективность применения минеральных удобрений и интегрированной системы защиты растений в полевом севообороте на Северо-Западе РФ
А. М. Шпанев 1, 2, *, М. А. Фесенко 1, В. В. Смук 1, 2
1 Агрофизический научно-исследовательский институт
195220 Санкт-Петербург, Гражданский просп., 14, Россия
2 Всероссийский научно-исследовательский институт защиты растений
196608 Санкт-Петербург–Пушкин, шоссе Подбельского, 3, Россия
* E-mail: ashpanev@mail.ru
Поступила в редакцию 24.03.2020
После доработки 07.05.2020
Принята к публикации 13.10.2020
Аннотация
В многолетних исследованиях определено, что совместное применение минеральных удобрений и интегрированной системы защиты растений обеспечивает формирование наиболее высокой урожайности культур и продуктивности полевого севооборота на Северо-Западе РФ. Наименьшая прибавка урожайности от действия обоих факторов химизации отмечена на озимой ржи (30.2 ц/га или 90%), наибольшая – на яровом ячмене (24.6 ц/га или 138%), промежуточное положение занимали картофель (177 ц/га или 117%) и яровой рапс (13.1 ц/га или 127%). Основной вклад в формирование урожая ярового ячменя (17.9 ц/га или 100%) и озимой ржи (24.7 ц/га или 76%) осуществлялся за счет внесения минеральных удобрений, ярового рапса (10.4 ц/га или 90%) и картофеля (110 ц/га или 58%) – интегрированной системы защиты растений. Эффект взаимодействия от совместного применения удобрений и пестицидов был слабым (3.6–16.5%) и не постоянным на всех культурах. Рост продуктивности севооборота при улучшении питательного режима культурных растений и фитосанитарной обстановки достигал 16.2–22.7 ц з.е./га (50.9–71.4%).
ВВЕДЕНИЕ
Масштабные исследования, проведенные в период интенсивного развития растениеводства в нашей стране и в ближнем зарубежье, продемонстрировали существенные преимущества комплексного применения средств химизации при возделывании разных культур в разных природно-климатических зонах. При этом основными средствами реализации продуктивности культурных растений как раньше, так и сейчас, выступают удобрения и средства защиты растений [1–6].
Большинство литературных данных посвящены изучению совместного применения удобрений и отдельных защитных мероприятий, тогда как хорошо известно, что гарантированную защиту будущего урожая способна обеспечить только полноценная система интегрированной защиты растений [7, 8]. Значительно реже встречаются в литературе результаты исследований совместного применения минеральных удобрений и всего набора защитных мероприятий, обусловленного фактической фитосанитарной обстановкой в конкретных условиях года или опытного поля. Например, внесение азота в дозе 90 кг/га и использование интегрированной системы защиты растений позволяло получать на дерново-подзолистых почвах Московской обл. урожайность ярового ячменя на уровне 44.8–65.1 ц/га [9]. Совместное использование средств защиты растений и минеральных удобрений под яровую пшеницу в лесостепи Западной Сибири обеспечивало прибавку урожайности зерна 15–17 ц/га и гарантировало получение 26–37 ц/га [10]. Оптимальное сочетание применяемых средств химизации в плодосменном севообороте обеспечивало реализацию планируемого уровня урожайности зерна озимой пшеницы в условиях Брянской обл. от 53.7 до 59.5 ц/га [11]. В Центральном регионе на фоне органо-минеральной системы удобрения и интегрированной системы защиты растений урожайность озимой пшеницы достигала 77–86, ярового ячменя – 75–77 ц/га [12]. По нашим данным, комплексное применение минеральных удобрений и интегрированной системы защиты растений обеспечивало прибавку урожайности ярового ячменя на Северо-Западе РФ от 18.6 до 31.2 ц/га в зависимости от погодных условий периода вегетации и проявления фитосанитарной обстановки [13].
Еще меньше сведений в литературе относительно эффектов, связанных с улучшением питательного режима растений и фитосанитарной обстановки, в рамках всего набора культур, возделываемых на севооборотной площади. Известно, что рост продуктивности основной продукции в полевом севообороте при комплексном применении удобрений и пестицидов сопровождается улучшением агрохимических свойств почвы, а именно повышением содержания гумуса, насыщения основаниями, концентрации подвижного фосфора и обменного калия, снижением гидролитической кислотности [14, 15].
Цель работы – оценка многолетней хозяйственной эффективности совместного применения минеральных удобрений и интегрированной системы защиты растений в полевом севообороте на Северо-Западе России.
МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЯ
Исследование проводили на агроэкологическом стационаре Меньковского филиала Агрофизического НИИ (Ленинградская обл., Гатчинский р-н) в период очередной ротации (2012–2017 гг.) полевого севооборота, представляющего собой длительный эксперимент, функционирующий с 1982 г. Состав и чередование культур в севообороте – традиционные для Северо-Западного региона: сидеральный пар (люпин узколистный)–озимая рожь–яровой ячмень с подсевом многолетних трав (тимофеевка луговая + клевер красный)–многолетние травы 1-го года пользования, многолетние травы 2 года пользования–картофель–рапс. Изучение озимой ржи из-за крайне неблагоприятной перезимовки в 2011 г. ограничилось 2013–2017 гг. и ярового рапса, за исключением 2016 г., когда посев оказался очень изреженным вследствие повышенной глубины заделки семян при высеве и сильного повреждения всходов крестоцветными блошками.
Почва опытных полей – дерново-слабоподзолистая легкосуглинистая. Мощность пахотного слоя 23 см, рНKCl 4.6, содержание гумуса (по Тюрину) – 1.9%, подвижных соединений фосфора и калия (по Кирсанову) – 257 и 92 мг/кг соответственно.
Схемой опыта в севообороте было предусмотрено изучение 3-х уровней удобренности, формируемых предпосевным внесением азофоски и аммиачной селитры из расчета планируемой урожайности под озимую рожь, яровой ячмень, картофель, яровой рапс и многолетние травы 2-го года пользования. В варианте высокой удобренности доза NPK составляла 100, 75 и 75 кг д.в./га, средней – 65, 50 и 50 кг д.в./га, низкой – удобрения не вносили. Влияние длительного применения удобрений отразилось на агрохимических показателях почвы полей севооборота, которые для различных уровней удобренности составляли: азота – 93, 107, 110 мг/кг, фосфора – 208, 266, 268 мг/кг, калия – 88, 90, 98 мг/кг, органического вещества – 3.05, 3.42, 3.75%.
Вторым изученным фактором в опыте являлась интегрированная система защиты растений (ИСЗР), согласно которой защитные мероприятия против вредных организмов проводили при условии превышения пороговых величин их присутствия в посеве. Остальные элементы интегрированной защиты в условиях Северо-Запада России реализуются не в полной мере. При этом использованные в нашем опыте сорта обладают определенной устойчивостью к местным расам возбудителей заболеваний, что подтверждено данными оригинатора. Агротехнический метод реализован в научно обоснованном, в том числе с точки зрения фитосанитарных последствий, чередовании культур в севообороте, оптимальных сроках сева и сжатых по возможности ранних сроках уборки, а также соблюдении агротехники возделывания культур. Биологический метод, по результатам наших исследований, с применением биопрепаратов в защите от болезней на яровом ячмене и картофеле [16, 17] на данном этапе не обеспечивал высокой степени защиты культурных растений от вредных организмов и не имел оснований к широкому применению.
Система интегрированной защиты озимой ржи состояла из обязательного протравливания посевного материала препаратами винцит Форте, КЭ (1.0 л/т), максим, КС (2 л/т), максим Экстрим, КС (1.8 л/т), одно- или двукратного применения фунгицидов в период вегетации культуры (препараты амистар Экстра, СК (0.6 л/га), альто Супер, КЭ (0.4 л/га), титул Дуо, ККР (0.25 л/га), фоликур, КЭ (1.0 л/га)), а также гербицидной обработки (прима, СЭ (0.6 л/га)), проводимой в редких случаях.
На яровом ячмене в защите от семенной и почвенной инфекции в разные годы проводили обработку семян фунгицидами клад, КС (0.4 л/т), винцит Форте, КЭ (1.0 л/т), ламадор, КС (0.2 л/т), систива, КС (0.5 л/т), в защите от болезней листового аппарата и колоса – в фазе начала колошения обработка вегетирующих растений фунгицидами альто Супер, КЭ (0.4 л/га), зантара, КЭ (0.8 л/га), прозаро, КЭ (0.8 л/га), солигор, КЭ (0.7 л/га), титул Дуо, ККР (0.3 л/га). Против сорной растительности в фазе первого тройчатого листа клевера красного проводили ежегодную обработку посевов ярового ячменя гербицидами агритокс, ВК (1 л/га), базагран, ВР (2 л/га). В годы массового размножения черемухово-злаковой тли применяли инсектициды фуфанон, КЭ (1 л/га), каратэ Зеон, МКС (0.15 л/га).
Система защиты картофеля включала предпосадочную обработку клубней одним из инсектофунгицидных препаратов – престиж, КС (1.0 л/т), селест Топ, КС (0.4 л/т), применение гербицидов за 3–5 сут до появления всходов картофеля – торнадо, ВР (3 л/га) и при высоте растений 10–15 см – титус, СТС (50 г/га) + тренд 90 (80 мл/га), проведение 2–4-х фунгицидных обработок с интервалом в 10–14 сут – ридомил Голд МЦ, ВДГ (2.5 кг/га), сектин Феномен, ВДГ (1.25 кг/га), инфинито, КС (1.4 л/га), полирам, ВДГ (2 кг/га).
На яровом рапсе проводили предпосевную обработку семян инсектицидом круйзер, КС (10 л/т), табу, ВСК (8 л/т), до появления всходов культурных растений – обработка гербицидом дуал Голд, КЭ (1.3 л/га), в фазах розетки листьев и бутонизации – обработка инсектицидами против капустной моли препаратом фуфанон, КЭ (0.15 л/га) и рапсового цветоеда – децис Профи, ВДГ (0.03 кг/га), децис Эксперт, КЭ (0.125 л/га), каратэ Зеон, МКС (0.1 л/га), калипсо, КС (0.1 л/га), при образовании стручков в нижнем ярусе растений – фунгицидами амистар Экстра, СК (1.0 л/га), прозаро, КЭ (0.6 л/га), аканто Плюс, КС (0.6 л/га).
Совместное применение минеральных удобрений и средств защиты растений осуществляли только на озимой ржи, яровом ячмене, картофеле и яровом рапсе. Изученные сорта селекции ЛенНИИСХ “Белогорка”: Славия (озимая рожь), Ленинградский (яровой ячмень), Сударыня (картофель), Оредеж 4 (яровой рапс), допущенные к возделыванию в Северо-Западном регионе. Минеральные удобрения и средства защиты растений вносили механически соответственно поперек и вдоль полей севооборота.
Площадь делянок под каждым из вариантов составляла 0.18 и 0.27 га, площадь одного поля севооборота – 0.60 га, общая площадь под опытом – 4.2 га. Повторность в опыте трехкратная.
Погодные условия в период активной вегетации культур полевого севооборота существенно различались в годы исследования. Избыточное количество осадков выпадало в 2012 г. (139%) и 2013 г. (217%), меньше нормы – в 2015 г. (74%) и 2017 г. (77%), близкое к среднемноголетней норме – в 2014 г. (92%) и 2016 г. (108%). В 2012 г. засушливый период пришелся на 1-ю декаду июня и первые 2 декады июля, в 2013 г. – 3-ю декаду июня, 2014 г. – на весь июль и 1-ю декаду августа, 2015 г. – 2 первые декады июня, 1-е декады июля и августа, 2016 г. – 2-ю и 3-ю декады мая, 2017 г. – 2-ю декаду июня, 1-ю декаду июля, 2 первые декады августа. Наиболее теплыми годами оказались 2013 г. (121%) и 2014 г. (112%), остальные были близки к среднемноголетней норме суточных температур.
Для оценки фитосанитарного состояния посевов и посадок культур севооборота использовали методику постоянных учетных площадок с их стационарным размещением на протяжении всего периода вегетации культур [18, 19]. Площадь постоянных площадок в посевах зерновых культур и ярового рапса составляла 0.1 м2, картофеля – 1.4 м2. В каждом варианте опыта устанавливали от 6 (картофель) до 12 (зерновые, рапс) постоянных площадок, всего на поле – 54–72. На постоянных площадках определяли видовой состав, численность, проективное покрытие и фитомассу сорных растений в отдельности по видам, поврежденность культурных растений вредителями и развитие болезней. На них же несколько раз за вегетацию определяли густоту и высоту стеблестоя культурных растений, урожайность и основные элементы структуры урожая.
Оценку экономической эффективности применения минеральных удобрений и интегрированной системы защиты растений проводили в соответствии с методикой, разработанной Гончаровым [20]. При расчете экономических показателей исходили из фактической стоимости примененных агрохимикатов, дизельного топлива, использования соответствующих технических средств, оплаты труда тракториста и специалиста по фитосанитарному мониторингу, а также средней рыночной цены реализации зерновых культур, рапса и картофеля в Северо-Западном регионе.
Статистическую обработку полученных данных проводили методом дисперсионного анализа в программе Statistica 6.
РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ
Среди возделываемых в севообороте культур самую слабую отзывчивость на улучшение минерального питания и фитосанитарного состояния посевов показала озимая рожь. Совместное применение агрохимикатов обеспечивало повышение урожайности этой культуры на 26.2–34.1 ц/га, что в относительных показателях от контроля составило 80–104%. Обращает на себя внимание стабильная ситуация в отношении проявления хозяйственного эффекта, который на протяжении большинства годов в варианте средней удобренности составлял 66–80%, высокой – 84–105% (табл. 1). Повышение урожайности происходило в основном за счет увеличения густоты продуктивного стеблестоя (49–64%), в меньшей степени за счет количества (13–15%) и массы (3–10%) зерен в колосе, тогда как масса 1000 зерен оставалась без изменений.
Таблица 1.
Год | Вариант | Урожайность, ц/га | Прибавка урожайности | ||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
от удобрений | от пестицидов | от удобрений и пестицидов | |||||||
Без ИСЗР | ИСЗР | ц/га | % | ц/га | % | ц/га | % | ||
2013 | N0Р0К0 (контроль) | 27.0 | 32.0 | – | – | 5.0 | 19 | – | – |
N65Р50К50 | 42.4 | 44.9 | 15.4 | 57 | 2.5 | 6 | 17.9 | 66 | |
N100Р75К75 | 45.8 | 49.7 | 18.8 | 70 | 3.9 | 9 | 22.7 | 84 | |
2014 | N0Р0К0 (контроль) | 34.1 | 46.1 | – | – | 12.0 | 35 | – | – |
N65Р50К50 | 58.1 | 58.7 | 24.0 | 70 | 0.6 | 1 | 24.6 | 72 | |
N100Р75К75 | 61.2 | 69.9 | 27.1 | 79 | 8.7 | 14 | 35.8 | 105 | |
2015 | N0Р0К0 (контроль) | 47.6 | 57.3 | – | – | 9.7 | 20 | – | – |
N65Р50К50 | 71.6 | 79.7 | 24.0 | 50 | 8.1 | 11 | 32.1 | 67 | |
N100Р75К75 | 80.8 | 95.4 | 33.2 | 70 | 14.6 | 18 | 47.8 | 100 | |
2016 | N0Р0К0 (контроль) | 26.7 | 26.3 | – | – | 0 | 0 | – | – |
N65Р50К50 | 42.9 | 48.0 | 16.2 | 61 | 5.1 | 12 | 21.3 | 80 | |
N100Р75К75 | 51.0 | 52.1 | 24.3 | 91 | 1.1 | 2 | 25.4 | 95 | |
2017 | N0Р0К0 (контроль) | 28.4 | 31.9 | – | – | 3.5 | 12 | – | – |
N65Р50К50 | 55.0 | 63.9 | 26.6 | 94 | 8.9 | 16 | 35.5 | 125 | |
N100Р75К75 | 65.6 | 67.5 | 37.2 | 131 | 1.9 | 3 | 39.1 | 138 | |
2013–2017 | N0Р0К0 (контроль) | 32.8 | 38.7 | – | – | 5.9 | 18 | – | – |
N65Р50К50 | 54.0 | 59.0 | 21.2 | 65 | 5.0 | 9 | 26.2 | 80 | |
N100Р75К75 | 60.9 | 66.9 | 28.1 | 86 | 6.0 | 10 | 34.1 | 104 |
Эффективность минеральных удобрений на озимой ржи выражалась прибавками урожая в 21.2 и 28.1 ц/га (65 и 86%) при внесении средних и высоких доз. На фоне остальных выделялся 2017 г., когда из-за затяжной весны и длительного сохранения на полях снежного покрова наблюдали сильную гибель растений от снежной плесени (67.3%). Внесение минеральных удобрений повышало выносливость растений к данному заболеванию, что приводило к снижению доли погибших растений в 1.3 и 1.4 раза соответственно в вариантах средней и высокой удобренности [21]. В значительной степени за счет этого эффекта в 2017 г. была получена самая большая прибавка урожайности в удобренных вариантах.
Интегрированная система защиты растений, вследствие обычно вполне удовлетворительной фитосанитарной обстановки [22], слабо влияла на формирование урожая озимой ржи. По усредненным данным, величина сохраненного урожая составляла 5.6 ц/га (12.3%), в разные годы – от 2.1 (4.7%) до 7.1 ц/га (16.7%). При этом в неудобренном варианте, где сильнее проявлялась вредоносность снежной плесени, хозяйственная эффективность защитных мероприятий была в 1.8 раза выше, чем в высокоудобренном варианте.
Более сильные эффекты от комплексного применения средств химизации фиксировали на картофеле. Прибавка урожайности в удобренных и защищенных вариантах в зависимости от дозировки составила 145–209 ц/га (96–138%). Варьирование данного показателя по годам было значительным и находилось в пределах 23–212% и 65–235% соответственно в средне- и высокоудобренном вариантах (табл. 2). Наиболее сильное влияние ИХЗР оказывала на продуктивные характеристики картофеля, а именно на массу клубней с одного растения (94–121%) и массу 1-го клубня (70%). Количество клубней с растения увеличивалось под действием агрохимикатов на 18–32%, густота продуктивных растений – 4–11%.
Таблица 2.
Год | Вариант | Урожайность, ц/га | Прибавка урожайности | ||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
от удобрений | от пестицидов | от удобрений и пестицидов | |||||||
Без ИСЗР | ИСЗР | ц/га | % | ц/га | % | ц/га | % | ||
2012 | N0Р0К0 (контроль) | 120 | 255 | – | – | 135 | 112 | – | – |
N65Р50К50 | 233 | 332 | 113 | 94 | 98.5 | 42 | 212 | 176 | |
N100Р75К75 | 255 | 366 | 135 | 112 | 112 | 44 | 246 | 205 | |
2013 | N0Р0К0 (контроль) | 73.3 | 185 | – | – | 112 | 152 | – | – |
N65Р50К50 | 74.6 | 204 | 1.3 | 2 | 129 | 173 | 131 | 178 | |
N100Р75К75 | 61.4 | 207 | 0 | 0 | 145 | 237 | 134 | 182 | |
2014 | N0Р0К0 (контроль) | 147 | 127 | – | – | 0 | 0 | – | – |
N65Р50К50 | 199 | 212 | 51.9 | 35 | 13.1 | 7 | 65.0 | 44 | |
N100Р75К75 | 231 | 283 | 83.1 | 56 | 52.1 | 23 | 135 | 92 | |
2015 | N0Р0К0 (контроль) | 280 | 275 | – | – | 0 | 0 | – | – |
N65Р50К50 | 399 | 344 | 119 | 42 | 0 | 0 | 63.8 | 23 | |
N100Р75К75 | 354 | 462 | 74.0 | 26 | 108 | 30 | 182 | 65 | |
2016 | N0Р0К0 (контроль) | 120 | 251 | – | – | 132 | 110 | – | – |
N65Р50К50 | 176 | 373 | 56.8 | 48 | 196 | 111 | 253 | 212 | |
N100Р75К75 | 223 | 400 | 103.6 | 87 | 177 | 79 | 281 | 235 | |
2017 | N0Р0К0 (контроль) | 171 | 289 | – | – | 118 | 69 | – | – |
N65Р50К50 | 119 | 304 | 0 | 0 | 186 | 109 | 134 | 78 | |
N100Р75К75 | 130 | 450 | 0 | 0 | 319 | 187 | 279 | 164 | |
2012–2017 | N0Р0К0 (контроль) | 152 | 233 | – | – | 80.8 | 53 | – | – |
N65Р50К50 | 200 | 297 | 48.4 | 32 | 96.9 | 48 | 145 | 96 | |
N100Р75К75 | 209 | 361 | 57.2 | 38 | 152 | 73 | 209 | 138 |
На картофеле, в отличие от озимой ржи, более сильное влияние на урожайность оказывали защитные мероприятия, чем внесение удобрений. Такое положение обусловлено высокой вредоносностью отдельных вредных организмов в природно-климатических условиях Северо-Запада России. К таковым в первую очередь относится фитофтороз, при раннем проявлении способный уничтожить большую часть урожая [23]. Самая высокая отдача от реализуемой в нашем опыте системы интегрированной защиты картофеля отмечена в годы эпифитотийного развития фитофтороза (2013 и 2016 гг.), самая низкая – в годы депрессивного развития данного заболевания (2014 и 2015 гг.). Средняя величина сохраненного урожая картофеля при проведении всего необходимого набора защитных мероприятий составила 110 ц/га, или 58% от фактической урожайности культуры, равной 297 ц/га. По усредненным данным 2012–2017 гг., эффективность интегрированной системы защиты картофеля увеличивалась на 20% на фоне внесения высоких доз минеральных удобрений.
Среднемноголетняя прибавка урожая от внесения минеральных удобрений составила 32–38% и только в 2012 г. была значительно больше (94–112%). В 2013 и 2017 гг. положительные эффекты, связанные с действием удобрений, нивелировались сильным поражением посадок картофеля фитофторозом. В полной мере реализовать продуктивный потенциал растений в удобренных вариантах опыта позволяли защитные обработки. Например, разница в урожайности в удобренных и неудобренных вариантах на фоне интегрированной системы защиты картофеля составляла 28–55% и стабильно фиксировалась на протяжении всего периода исследования, включая 2013 г. (10–12%) и 2017 г. (5–56%).
Совместное применение минеральных удобрений и средств защиты растений в посевах ярового рапса обеспечивало формирование урожайности семян 21.9–24.8 ц/га, что превосходило контроль на 11.6–14.5 ц/га (113–141%) (табл. 3). В 2013 г. из-за практически полностью уничтоженного урожая капустной молью в контрольном варианте прибавка урожайности ярового рапса от средств химизации достигла 15.2–17.2 ц/га, что составило 51.7–58.3 раза (табл. 4). Повышение урожайности происходило в основном за счет количества и массы семян с растения, которые увеличивались на фоне применения удобрений и средств защиты растений на 140 и 139% соответственно.
Таблица 3.
Год | Вариант | Урожайность, ц/га | Прибавка урожайности | ||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
от удобрений | от пестицидов | от удобрений и пестицидов | |||||||
Без ИСЗР | ИСЗР | ц/га | % | ц/га | % | ц/га | % | ||
2012 | N0Р0К0 (контроль) | 16.0 | 15.6 | – | – | 0 | 0 | – | – |
N65Р50К50 | 21.9 | 35.2 | 5.9 | 37 | 13.3 | 61 | 19.2 | 120 | |
N100Р75К75 | 20.3 | 29.1 | 4.3 | 27 | 8.8 | 43 | 13.1 | 82 | |
2013 | N0Р0К0 (контроль) | 0.3 | 9.2 | – | – | 8.9 | 30.7* | – | – |
N65Р50К50 | 7.4 | 15.5 | 7.1 | 24.7* | 8.1 | 2.1* | 15.2 | 51.7* | |
N100Р75К75 | 5.8 | 17.5 | 5.5 | 19.3* | 11.7 | 3.0* | 17.2 | 58.3* | |
2014 | N0Р0К0 (контроль) | 8.8 | 18.3 | – | – | 9.5 | 108 | – | – |
N65Р50К50 | 15.6 | 21.6 | 6.8 | 77 | 6.0 | 68 | 12.8 | 145 | |
N100Р75К75 | 14.6 | 24.6 | 5.8 | 66 | 10.0 | 114 | 15.8 | 179 | |
2015 | N0Р0К0 (контроль) | 21.4 | 31.1 | – | – | 9.7 | 45 | – | – |
N65Р50К50 | 12.2 | 25.6 | 0 | 0 | 13.4 | 110 | 4.2 | 20 | |
N100Р75К75 | 11.2 | 21.7 | 0 | 0 | 10.5 | 94 | 0.3 | 1 | |
2017 | N0Р0К0 (контроль) | 11.0 | 21.5 | – | – | 10.5 | 95 | – | – |
N65Р50К50 | 8.8 | 27.8 | 0 | 0 | 19.0 | 216 | 16.8 | 153 | |
N100Р75К75 | 3.3 | 17.6 | 0 | 0 | 14.3 | 433 | 6.6 | 60 | |
2012–2015, 2017 | N0Р0К0 (контроль) | 10.3 | 19.2 | – | – | 8.9 | 86 | – | – |
N65Р50К50 | 13.2 | 24.8 | 2.9 | 28 | 11.6 | 88 | 14.5 | 141 | |
N100Р75К75 | 11.2 | 21.9 | 0.9 | 9 | 10.7 | 95 | 11.6 | 113 |
Таблица 4.
Год | Вариант | Урожайность, ц/га | Прибавка урожайности | ||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
от удобрений | от пестицидов | от удобрений и пестицидов | |||||||
Без ИСЗР | ИСЗР | ц/га | % | ц/га | % | ц/га | % | ||
2012 | N0Р0К0 (контроль) | 19.2 | 26.3 | – | – | 7.1 | 37 | – | – |
N65Р50К50 | 31.4 | 42.2 | 12.2 | 64 | 10.8 | 34 | 23.0 | 120 | |
N100Р75К75 | 39.1 | 49.7 | 19.9 | 104 | 10.6 | 27 | 30.5 | 159 | |
2013 | N0Р0К0 (контроль) | 11.2 | 15.4 | – | – | 4.2 | 38 | – | – |
N65Р50К50 | 22.2 | 31.7 | 11.0 | 98 | 9.5 | 43 | 20.5 | 183 | |
N100Р75К75 | 29.9 | 32.7 | 18.7 | 167 | 2.8 | 9 | 21.5 | 192 | |
2014 | N0Р0К0 (контроль) | 12.5 | 32.2 | – | – | 19.7 | 158 | – | – |
N65Р50К50 | 34.3 | 41.5 | 21.8 | 174 | 7.2 | 21 | 29.0 | 232 | |
N100Р75К75 | 34.0 | 45.8 | 21.5 | 172 | 11.8 | 35 | 33.3 | 266 | |
2015 | N0Р0К0 (контроль) | 29.5 | 28.2 | – | – | 0 | 0 | – | – |
N65Р50К50 | 42.1 | 47.5 | 12.6 | 43 | 5.4 | 13 | 18.0 | 61 | |
N100Р75К75 | 52.3 | 48.7 | 22.8 | 77 | 0 | 0 | 19.2 | 65 | |
2016 | N0Р0К0 (контроль) | 14.4 | 12.3 | – | – | 0 | 0 | – | – |
N65Р50К50 | 27.3 | 30.3 | 12.9 | 90 | 3.0 | 11 | 15.9 | 110 | |
N100Р75К75 | 33.3 | 35.7 | 18.9 | 131 | 2.4 | 7 | 21.3 | 148 | |
2017 | N0Р0К0 (контроль) | 19.9 | 24.2 | – | – | 4.3 | 22 | – | – |
N65Р50К50 | 37.5 | 49.7 | 17.6 | 88 | 12.2 | 33 | 29.8 | 150 | |
N100Р75К75 | 46.9 | 56.2 | 27.0 | 136 | 9.3 | 20 | 36.3 | 182 | |
2012–2017 | N0Р0К0 (контроль) | 17.9 | 23.0 | – | – | 5.1 | 28 | – | – |
N65Р50К50 | 32.4 | 40.4 | 14.5 | 81 | 8.0 | 25 | 22.5 | 126 | |
N100Р75К75 | 39.2 | 44.6 | 21.3 | 119 | 5.4 | 14 | 26.7 | 149 |
Ввиду сложной фитосанитарной обстановки, обусловленной сильной засоренностью посевов, высокой вредоносностью фитофагов и фитопатогенов, возделывание этой культуры на Северо-Западе России без системы интегрированной защиты растений нецелесообразно. Об этом свидетельствовала фактическая урожайность культуры, полученная за годы исследования, которая была равна 11.6 ц/га. При этом в годы сильного развития альтернариоза урожайность снижалась до 7.7 ц/га, массового размножения капустной моли – до 4.5 ц/га. По результатам проведения всех необходимых защитных мероприятий усредненная за годы исследования величина сохраненного урожая ярового рапса составляла 10.4 ц/га (90%), в годы массового размножения капустной моли достигала 9.6 ц/га (213%), сильного развития альтернариоза – 14.6 ц/га (248%).
В отсутствии защитных мероприятий нецелесообразным становится внесение удобрений. В отдельные годы складывалась ситуация, что в удобренных вариантах была получена урожайность рапса в 1.8 раза меньшая, чем в неудобренных. Внесение удобрений приводило к удлинению периода вегетации и сроков созревания ярового рапса, как следствие, более сильному поражению культурных растений альтернариозом. Обратные эффекты можно наблюдать в годы массового размножения капустной моли, все чаще случающиеся на Северо-Западе РФ, из-за того, что культурные растения, испытывающие дефицит минерального питания, небольшие по высоте и массе, уничтожаются гусеницами в значительной степени [24].
Полученные данные указывали на то, что внесение средних доз минеральных удобрений обеспечивало формирование большей урожайности ярового рапса, чем высоких. Разница в урожайности между соответствующими вариантами опыта в отсутствии защитных мероприятий составила 2.0 ц/га, на фоне интегрированной системы защиты – 2.9 ц/га.
Самая высокая результативность совместного применения минеральных удобрений и интегрированной системы защиты растений выявлена в посевах ярового ячменя. Прибавка урожайности в соответствующих вариантах опыта составила 22.5–26.7 ц/га, или 126–149%. Наибольшая прибавка урожайности ярового ячменя от действия обоих факторов отмечена в 2014 г. (232–266%), наименьшая – в 2015 г. (61–65%). Основными элементами структуры урожая, за счет которых происходило повышение урожайности ярового ячменя, являлись густота продуктивного стеблестоя (65–78%), масса (37–39%) и количество (29–30%) зерен в колосе, в меньшей степени – масса 1000 зерен (9–10%).
Основной вклад в формирование урожайности ярового ячменя достигался за счет применения минеральных удобрений. На протяжении большинства лет исследования прибавка урожая ярового ячменя в варианте средней удобренности составляла 11.0–12.9 ц/га (43–98%), высокой удобренности – 18.7–22.8 ц/га (77–167%). При этом между вариантами со средними и высокими дозами удобрений в абсолютном большинстве случаев наблюдали достоверные различия в урожайности с варьированием по годам от 6.0 до 10.2 ц/га. Максимальная прибавка урожая в удобренных вариантах отмечена в 2014 г., когда в критический период для роста и развития ярового ячменя, приходящийся на фазы появление всходов–кущение, выпало избыточное (на 74%) количество осадков, сопровождавшееся повышенным (на 33%) температурным режимом.
Система интегрированной защиты обеспечивала величину сохраненного урожая ярового ячменя, равную 6.3 ц/га (21%). Наибольший хозяйственный эффект от применения средств защиты растений составлял 12.9 ц/га (48%), когда в посевах ярового ячменя отмечена самая неблагополучная фитосанитарная обстановка. Например, в 2014 г. густота сорных растений в фазе кущения культуры достигала 958 экз./м2 при проективном покрытии 43.6%, развитие корневых гнилей – 33.8%, гельминтоспориозных пятнистостей листьев в фазе молочно-восковой спелости – 20.6%. В ситуации слабой засоренности посева (9.8% проективного покрытия), слабого поражения растений ячменя корневыми гнилями (2.5%) и гельминтоспориозом (3.8%), как это было в 2015 г., применение всего комплекса защитных мероприятий было неоправданно, поскольку не приводило к достоверному повышению урожайности. При этом хозяйственная эффективность защитных мероприятий была в 2.0 раза больше в неудобренном варианте, где сильнее проявлялась вредоносность корневых гнилей и гельминтоспориозных пятнистостей листьев [25].
Вклад основных факторов химизации в формирование урожайности культур полевого севооборота хорошо виден по результатам дисперсионного анализа (табл. 5). Влияние минерального питания составляло от 48.7% для ярового ячменя до 18.9% для ярового рапса, интегрированной системы защиты растений – от 39.3% для картофеля до 2.8% для озимой ржи. Самое стабильное по годам влияние защитных мероприятий отмечено для ярового рапса, самое значительное – для картофеля при эпифитотийном развитии фитофтороза. Эффект взаимодействия от совместного применения удобрений и пестицидов отмечен чаще всего для картофеля и не превышал 16.5% влияния на урожайность этой культуры. Для других культур достоверные случаи взаимодействия обоих факторов химизации наблюдали значительно реже и ограничивались 3.6% для ярового ячменя, 4.1% – озимой ржи, 6.1% – ярового рапса. Взаимодействие обеспечивало формирование более высокой урожайности культур севооборота по сравнению с раздельным влиянием удобрений и защитных обработок.
Таблица 5.
Год | Культура/Факторы | |||||||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
озимая рожь | яровой ячмень | картофель | яровой рапс | |||||||||
МУ | ИСЗР | МУ–ИСЗР | МУ | ИСЗР | МУ–ИСЗР | МУ | ИСЗР | МУ–ИСЗР | МУ | ИСЗР | МУ–ИСЗР | |
2012 | – | – | – | 34.1* | 19.2* | 0.5 | 21.1* | 25.2* | 0.4 | 37.3* | 16.1* | 6.1* |
2013 | 31.2* | 1.9 | 1.6 | 32.1* | 4.1* | 1.1 | 0.3 | 85.0* | 1.0 | 19.6* | 51.9* | 1.8 |
2014 | 36.8* | 3.8* | 4.1* | 32.8* | 21.9* | 3.6* | 58.2* | 1.3 | 5.4* | 12.0* | 30.7* | 1.3 |
2015 | 53.1* | 7.1* | 0.5 | 52.0* | 0.01 | 2.3 | 42.8* | 0.9 | 16.5* | 13.0* | 23.4* | 0.5 |
2016 | 47.2* | 0.5 | 0.5 | 70.8* | 0.3 | 1.2 | 23.9* | 60.4* | 1.6 | – | – | – |
2017 | 60.9* | 0.9 | 2.0 | 70.1* | 8.3* | 1.2 | 6.6* | 63.2* | 10.3* | 12.4* | 59.9* | 3.4* |
2012–2017 | 45.8* | 2.8 | 1.4 | 48.7* | 9.0* | 1.7 | 25.5* | 39.3* | 5.9* | 18.9* | 36.4* | 2.6 |
Примечание. МУ – минеральные удобрения, ИСЗР – интегральная система защиты растений. То же в табл. 6. *Различия достоверны при Р ≥ 0.95.
Для объективной оценки совместного влияния минеральных удобрений и защитных мероприятий на продуктивность севооборота был проведен перерасчет урожайности возделываемых культур в единые показатели, а именно выход зерновых единиц (з.е.) с 1 га севооборотной площади. При этом в расчетах участвовали все культуры севооборота, включая многолетние травы. Оказалось, что влияние удобрений выражалось увеличением продуктивности севооборота на 8.0–10.6 ц з.е./га (25.2–33.3%), интегрированной системы защиты растений – 6.0–12.1 ц з.е./га (18.9–28.5%), обоих факторов химизации – 16.2–22.7 ц з.е./га (50.9–71.4%).
Наибольший чистый доход от применения удобрений и интегрированной системы защиты растений был получен на картофеле и яровом рапсе, где он составил соответственно 146 419–147 800 и 86 548–119 974 руб./га. Среди зерновых культур, возделываемых в севообороте, прибыль от применения средств химизации оказалась больше при возделывании ярового ячменя, чем озимой ржи (табл. 6). При этом проведение защитных обработок на фоне внесения высокой дозы минеральных удобрений на большинстве культур оказалось экономически не целесообразным. Оптимальным вариантом можно считать внесение средней дозы минеральных удобрений и проведение мероприятий, предусмотренных системой интегрированной защиты. В этом случае за счет интегрированной защиты растений экономический эффект возрастал в 3.2 раза при возделывании ярового ячменя, 4.8 раза – картофеля, 6.7 раза – ярового рапса.
Таблица 6.
Наименование | Фон минерального питания и защиты растений | |||||
---|---|---|---|---|---|---|
N0Р0К0 | N65Р50К50 | N100Р75К75 | ||||
Без ИСЗР | ИСЗР | Без ИСЗР | ИСЗР | Без ИСЗР | ИСЗР | |
Озимая рожь | ||||||
Полученный урожай, ц/га | 32.8 | 38.7 | 54.0 | 59.0 | 60.9 | 66.9 |
Сохраненный урожай, ц/га | – | 5.9 | 21.2 | 26.2 | 28.1 | 34.1 |
Стоимость сохраненного урожая, руб./га | – | 4130 | 14 840 | 18 340 | 19 670 | 23 870 |
Затраты на защиту растений и внесение удобрений, руб./га | – | 900 | 10 941 | 14 888 | 15 274 | 19 221 |
Затраты на уборку и доработку сохраненного урожая, руб./га | – | 177 | 636 | 786 | 843 | 1023 |
Чистый доход, руб./га | – | 3053 | 3263 | 2666 | 3553 | 3626 |
Яровой рапс | ||||||
Полученный урожай, ц/га | 10.3 | 19.2 | 13.2 | 24.8 | 11.2 | 21.9 |
Сохраненный урожай, ц/га | – | 8.9 | 2.9 | 14.5 | 0.9 | 11.6 |
Стоимость сохраненного урожая, руб./га | – | 89 000 | 29 000 | 145 000 | 9000 | 116 000 |
Затраты на защиту растений и внесение удобрений, руб./га | – | 10 423 | 10 941 | 24 771 | 15 274 | 29 104 |
Затраты на уборку и доработку сохраненного урожая, руб./га | – | 267 | 87 | 435 | 27 | 348 |
Чистый доход, руб./га | – | 78 310 | 17 972 | 119 794 | – | 86 548 |
Картофель | ||||||
Полученный урожай, ц/га | 152 | 233 | 200 | 297 | 209 | 361 |
Сохраненный урожай, ц/га | – | 80.8 | 48.4 | 145.3 | 57.2 | 209.4 |
Стоимость сохраненного урожая, руб./га |
– | 109 807 | 60 597 | 244 831 | 71 614 | 281 434 |
Затраты на защиту растений и внесение удобрений, руб./га | – | 19 611 | 6151 | 25 762 | 9323 | 28 934 |
Затраты на уборку и доработку сохраненного урожая, руб./га | – | 40 400 | 24 200 | 72 650 | 28 600 | 104 700 |
Чистый доход, руб./га | – | 49 796 | 30 246 | 146 419 | 33 691 | 147 800 |
Яровой ячмень | ||||||
Полученный урожай, ц/га | 17.9 | 23.0 | 32.4 | 40.4 | 39.2 | 44.6 |
Сохраненный урожай, ц/га | – | 5.1 | 14.5 | 22.5 | 21.3 | 26.7 |
Стоимость сохраненного урожая, руб./га | – | 4590 | 13 050 | 20 250 | 19 170 | 24 030 |
Затраты на защиту растений и внесение удобрений, руб./га | – | 1263 | 10 941 | 14 150 | 15 274 | 18 483 |
Затраты на уборку и доработку сохраненного урожая, руб./га | – | 153 | 435 | 675 | 639 | 801 |
Чистый доход, руб./га | – | 3174 | 1674 | 5425 | 3257 | 4746 |
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Совместное применение минеральных удобрений и интегрированной системы защиты растений обеспечивало формирование наиболее высокой урожайности культур и продуктивности полевого севооборота на Северо-Западе РФ. Наименьшая прибавка урожайности от действия обоих факторов химизации отмечали в посевах озимой ржи (30.2 ц/га или 90%), наибольшая – ярового ячменя (24.6 ц/га или 138%), промежуточное положение занимали картофель (177.4 ц/га или 117%) и яровой рапс (13.1 ц/га или 127%). Рост продуктивности севооборота при улучшении питательного режима культурных растений и фитосанитарной обстановки достигал 16.2–22.7 ц з.е./га (50.9–71.4%).
Основной вклад в формирование урожая ярового ячменя (17.9 ц/га или 100%) и озимой ржи (24.7 ц/га или 76%) осуществлялся за счет внесения минеральных удобрений, ярового рапса (10.4 ц/га или 90%) и картофеля (110 ц/га или 58%) – интегрированной системы защиты растений. Эффект взаимодействия от совместного применения удобрений и пестицидов был слабым и не постоянным, не превышал 16.5% влияния на урожайность картофеля, 6.1% – ярового рапса, 4.1% – озимой ржи, 3.6% – ярового ячменя.
Наибольшая эффективность интегрированной системы защиты растений приходилась на годы сильного поражения озимой ржи снежной плесенью, картофеля – фитофторозом, ярового ячменя – корневыми гнилями, гельминтоспориозными пятнистостями листьев и засоренностью посевов, ярового рапса – альтернариозом и повреждения капустной молью. Хозяйственная эффективность защитных мероприятий была больше (в 1.8 и 2.0 раза) в неудобренном варианте в посевах озимой ржи (в 1.8 раза) и ярового ячменя (в 2.0 раза), где сильнее проявлялась вредоносность снежной плесени, корневых гнилей и гельминтоспориозных пятнистостей, в посеве ярового рапса (в 10.2 раза) – при массовом размножении капустной моли. Обратная ситуация отмечена в посевах ярового рапса (в 4.5 раза) в годы сильного поражения растений альтернариозом и картофеля (в 2.2 раза) при эпифитотийном развитии фитофтороза.
Список литературы
Ладонин В.Ф., Алиев А.М., Валькова В.А. Агроэкологические аспекты комплексного применения средств химизации в севооборотах Российского Нечерноземья. Сообщение 1. Эффективность комплекса средств химизации в полевом севообороте // Агрохимия. 1992. № 9. С. 45–52.
Ладонин В.Ф. Эффективность и перспективы комплексного применения удобрений, пестицидов и регуляторов роста растений в земледелии России // Агрохимия. 1997. № 1. С. 8–9.
Прищепа И.А. Влияние минеральных удобрений на эффективность пестицидов и ретардантов, применяемых на посевах зерновых колосовых культур // Вестн. защиты раст. 2000. № 1. С. 73–93.
Алиев А.М., Самойлов Л.Н., Цимбалист Н.И. Эффективность комплексного применения средств химизации в Нечерноземной зоне (итоги 55 лет исследований в длительном полевом опыте) // Агрохимия. 2016. № 2. С. 20–30.
Стрижков Н.И., Пронько В.В., Корсаков К.В., Говряков А.С. Эффективность совместного применения минеральных удобрений, гербицидов и регуляторов роста при возделывании овса на черноземах южных Саратовского правобережья // Вестн. СаратовГАУ. 2012. № 1. С. 61–63.
Титова Е.М., Внукова М.А. Эффективность комплексного применения удобрений и гербицида Димесол на посевах ярового ячменя // Вестн. ОрелГАУ. 2012. № 2. С. 32–35.
Павлюшин В.А. Научное обеспечение защиты растений и продовольственная безопасность России // Защита и карантин раст. 2010. № 2. С. 11–15.
Павлюшин В.А. Проблемы фитосанитарного оздоровления агроэкосистем // Вестн. защиты раст. 2011. № 2. С. 3–9.
Хаирова Н.И. Эффективность совместного применения азотных удобрений и химических средств защиты растений под ячмень на дерново-подзолистой суглинистой почве: Автореф. дис. … канд. с.-х. наук. М., 2014. 30 с.
Шарков И.Н., Захаров Г.М., Крупская Т.Н. Эффективность применения средств химизации под яровую пшеницу в лесостепи Западной Сибири // Земледелие. 2017. № 6. С. 16–18.
Ториков В.Е., Мельникова О.В., Мамеев В.В., Осипов А.А. Влияние уровня применения средств химизации на фитосанитарное состояние посевов и урожайность зерна озимой пшеницы в системе плодосменного севооборота // Аграрн. вестн. Верхневолжья. 2019. № 2(27). С. 38–43.
Алиев А.М., Варламов В.А., Ваулина Г.И., Державин Л.М., Переведенцева С.В., Самойлов Л.Н., Сычев В.Г., Шаповал О.А., Яковлева Т.А. Комплексное применение агрохимических средств – основа высокой продуктивности и устойчивости земледелия // Плодородие. 2009. № 2(47). С. 5–8.
Шпанев А.М., Фесенко М.А., Смук В.В. Эффективность комплексного применения средств химизации при возделывании ярового ячменя на Северо-Западе РФ // Агрохимия. 2019. № 12. С. 47–55.
Кононова А.М. Продуктивность севооборота при комплексном применении средств химизации // Плодородие. 2010. № 4(55). С. 15–17.
Кононова А.М., Державин Л.М., Самойлов Л.Н. Продуктивность севооборота и плодородие дерново-подзолистой легкосуглинистой почвы при длительном применении агрохимических средств // Достиж. науки и техн. АПК. 2011. № 3. С. 9–11.
Шпанев А.М., Денисюк Е.С., Смук В.В. Перспективы биологической защиты ярового ячменя и картофеля от болезней в Северо-Западном регионе РФ // Информ. бюл. ВПРС МОББ. 2017. № 52. С. 330–334.
Шпанев А.М., Денисюк Е.С. Эффективность микробиологических препаратов на основе Bacillus subtilis и Trichoderma harzianum в защите ярового ячменя от болезней на Северо-Западе России // Биотехнология. 2020. Т. 36. № 1. С. 61–72.
Зубков А.Ф. Методические указания по сбору полевой биоценологической информации с целью оценки вредоносности комплекса вредных организмов. Л.: ВИЗР, 1978. 18 с.
Шпанев А.М., Голубев С.В. Агробиоценоз яровых зерновых культур (юго-восток ЦЧЗ). СПб., 2010. 128 с.
Гончаров Н.Р. Методика экономической оценки эффективности мероприятий по защите растений в условиях производственного эксперимента. СПб., 2017. 26 с.
Шпанев А.М., Фесенко М.А. Влияние предпосевного внесения полного минерального удобрения на фитосанитарное состояние посевов озимой ржи на Северо-Западе России // Вестн. защиты раст. 2019. № 3. С. 34–40.
Шпанев А.М. Фитосанитарное состояние посевов озимой ржи на агроэкологическом стационаре Меньковского филиала Агрофизического научно-исследовательского института // Вестн. защиты раст. 2018. № 3(97). С. 67–72.
Шпанев А.М., Смук В.В. Эпифитотии развития фитофтороза на картофеле в Северо-Западном регионе // Совр. микология в России. Т. 7. М., 2017. С. 113–114.
Шпанев А.М. Массовое размножение капустной моли // Защита и карантин раст. 2015. № 9. С. 43–45.
Рогожникова Е.С., Шпанев А.М., Фесенко М.А. Влияние удобрений на поражение ярового ячменя болезнями в IV агроклиматической зоне Ленинградской области // Вестн. защиты раст. 2016. № 4(90). С. 56–61.
Дополнительные материалы отсутствуют.