Агрохимия, 2022, № 5, стр. 71-78

ВВЕДЕНИЕ

В Республике Беларусь посевы озимой пшеницы занимают ≈10% посевной площади. В последние 5 лет урожайность зерна ее изменялась от 29.3 (2018 г.) до 41.0 ц/га (2020 г.). В этот период под пшеницу в среднем внесено: органических удобрений – 5.7 т/га, азотных – 101, фосфорных – 30, калийных – 94 кг д.в./га или (NPK)225 при соотношении N : P : K = 1 : 0.3 : 0.9 [1–5].

В современных условиях важно не только стремиться к повышению урожайности сельскохозяйственных культур, но и к снижению себестоимости, т.е. по возможности наращивать производство конкурентоспособной продукции. Для этого необходимо максимально задействовать малозатратные приемы в технологиях возделывания культур [6]. Снижения себестоимости продукции можно добиться, используя излишки соломы на удобрение, усовершенствованием системы удобрения, уменьшением затрат на обработку почвы [7–10].

На технологические свойства зерна пшеницы влияют режим температур, обеспеченность осадками, плодородие почвы, система удобрения и ряд других внешних факторов. Почвенно-климатические условия Республики Беларусь не позволяют получать высококачественное зерно на уровне сильной пшеницы, однако имеются вполне реальные возможности для повышения качества зерна мягкой пшеницы.

Основным источником органических удобрений в республике являются все виды навоза. Для хозяйств, специализирующихся на производстве зерна и другой продукции растениеводства, в отсутствии или при слабом развитии животноводства важным источником органического вещества является солома. Однако, по данным ряда исследователей [11–13], внесение соломы стимулирует развитие отдельных видов почвенных микроорганизмов, выделяющих токсины, поэтому для благоприятного протекания биохимических процессов в почве при заделке соломы рекомендуется вносить компенсирующие дозы азотных удобрений из расчета 5–10 кг/т в зависимости от вида соломы [14–16]. Но есть данные и о том, что внесенный в почву органический углерод на каждый грамм помогает фиксировать 15–40 мг азота [17, 18].

Одним из направлений наших исследований было установление сравнительной агроэкономической эффективности заделки соломы под озимую пшеницу в чистом виде, с внесением с соломой целюлозоразлагающего микробиологического удобрения “Жыцень” или компенсирующей дозы азота в виде КАС.

Значительно сэкономить энергоресурсы в земледелии можно, перейдя с традиционной основной обработки почвы на менее затратную поверхностную. Однако в научной литературе нет единого мнения о реакции зерновых культур на способ основной обработки почвы. По одним сведениям при поверхностной обработке не снижается урожай, по другим – урожай существенно уменьшается, либо наблюдается тенденция к снижению [19–22].

Исследования многих научных учреждений стран СНГ и дальнего зарубежья показали, что в севообороте отвальную вспашку с успехом можно заменить безотвальной обработкой почвы, что позволяет сократить производственные затраты на 30–80%, получить высокие стабильные урожаи и сохранить окружающую среду. Недостаточная длительность исследований, проводимых в Республике Беларусь, не позволяет делать категорические выводы о безусловном равенстве традиционной и поверхностной обработок в формировании урожая зерновых культур. Видовая и сортовая специфика реакции на обработку отмечена при выращивании яровых и озимых зерновых культур на дерново-подзолистых почвах. Поэтому этот вопрос требует дальнейшего изучения. Также вызывает интерес эффективность применения различных систем удобрения на фоне разных способов обработки почвы.

Цель работы – установить агроэкономическую эффективность разных систем удобрения в зависимости от способа основной обработки почвы при возделывании озимой пшеницы на дерново-подзолистой супесчаной почве.

МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЯ

Стационарный технологический опыт заложен на опытном поле Института почвоведения и агрохимии, расположенном в ПРУП “Э/б им. Котовского” Узденского р-на Минской обл. на дерново-подзолистой супесчаной, развивающейся на рыхлой супеси, подстилаемой с глубины 80 см моренным суглинком, почве [23]. Исследования с озимой пшеницей сорт Августина проводили в звене севооборота: озимая пшеница (Triticum aestivum L.) – горох посевной (Pisum sativum) – озимая рожь (Secále cereále).

Исследования проведены в 2-х последовательно открывавшихся полях, на каждом поле – в 2-х блоках: в 1-м блоке в качестве основной обработки почвы применяли вспашку на глубину 20 см, во 2-м блоке – дискование в один след на глубину 10–12 см. Первое поле открыто в 2019 г., второе – в 2020 г. Повторность вариантов четырехкратная, общий размер делянки – 31.2 м², учетная площадь – 24.0 м².

Предшественник озимой пшеницы – горохоовсяная смесь на зерно. Урожайность соломы – 2.8 т/га с содержанием (на сухое вещество): N – 0.52, P₂O₅ – 0.25, K₂O – 1.50%. После уборки солому измельчали и равномерно распределяли по делянкам, затем, согласно схеме опыта, вносили удобрение микробиологическое “Жыцень” или компенсирующую дозу азота в виде КАС и задисковывали. Через 2 нед в 1-м блоке проводили вспашку, во 2-м – дискование в один след. Удобрение жидкое азотное КАС – это водный раствор аммиачной селитры и карбамида в соотношении 1 : 1. Удобрение микробиологическое “Жыцень” – целлюлозоразлагающее удобрение с содержанием Pseudomonas sp.-11 – не менее 1 × 10⁹ КОЕ/см³, Bacillus sp.-49, не менее 1 × 10⁹ КОЕ/см³.

Примененный в опыте подстилочный навоз (соломистый) имел следующие показатели (в расчете на естественную влажность): 1-е поле – N – 0.72, P₂O₅ – 0.30, K₂O – 0.56%, влажность – 74%; 2-е поле – N – 0.60, P₂O₅ – 0.34, K₂O – 0.75%, влажность – 73%.

Агрохимическая характеристика пахотного слоя 1-го поля: рН_KCl 5.59, гумус – 2.18%, содержание подвижных форм фосфора (Р₂О₅) – 157, калия (K₂О) – 185, обменных форм кальция (СаО) – 1050, магния (MgО) – 151 мг/кг; 2-го поля: рН_KCl 5.58, гумус – 1.98%, содержание подвижных форм фосфора (Р₂О₅) – 161, калия (K₂О) – 179, обменных форм кальция (СаО) – 1000, магния (MgО) – 164 мг/кг.

Химический анализ органических удобрений выполнен в соответствии с государственными отраслевыми стандартами: органический углерод (ГОСТ 27980-88), общий азот (ГОСТ 26715-85), фосфор (ГОСТ 26717-85), калий (ГОСТ 26718-85), кальций (ГОСТ 26570-95), магний (ГОСТ 30502-97).

В зерне и соломе озимой пшеницы определяли следующие показатели: влага и сухой остаток – ГОСТ 13586.5-93 (зерно), ГОСТ 13496.3-92 (солома), общий азот – ГОСТ 13496.4-93, общий фосфор – ГОСТ 26657-97, общий калий – ГОСТ 230504-97. Белок и клейковину в зерне определяли на спектрофотометре “Инфронео”.

Фосфорные и калийные удобрения в виде Р_са и K_х внесены под основную обработку почвы, азотные (N_м) – в 3 подкормки: N70 – в начале ранневесенней вегетации, N40 – в фазе первый узел и N40 – в фазе флаг-лист, в варианте с внесением подстилочного навоза КРС (ПН КРС) 40 т/га дозы внесения в первые 2 подкормки были на 10 кг/га меньше, при внесении ПН КРС 30 т/га дозу первой подкормки снижали на 10 кг/га.

Расчет экономической эффективности применения удобрений проведен по методике [24]. Для определения прибыли рассчитывали стоимость урожая с учетом повышения качества зерна, полученного за счет внесения удобрений, и затраты на получение прибавки урожая от удобрений. Использованы нормативы затрат на удобрения и их внесение, доработку прибавки урожая, цены на сельскохозяйственную продукцию в Республике Беларусь на 2021 г. в долларовом эквиваленте (USD).

Статистическую обработку результатов осуществляли согласно методике полевого опыта Б.А. Доспехова с использованием MS Excel 2010.

В 1-м поле озимая пшеница посеяна 16 сентября 2019 г. с нормой высева 248 кг/га (5.3 млн семян). Полевая всхожесть составила 87%. Теплая бесснежная зима способствовала 98%-ной перезимовке растений. При этом основной период формирования и налива зерна был в целом благоприятным для озимой пшеницы, что обеспечило высокую урожайность зерна в 2020 г.

Во 2-м поле озимая пшеница посеяна 14 сентября 2020 г. с нормой высева 250 кг/га (5.4 млн семян). В период осенней вегетации особенно сухим (ГТК = 0.7) выдался сентябрь, что отрицательно сказалось на всходах озимой пшеницы – полевая всхожесть составила 78%. Выпадение снега на слабозамерзшую почву (среднесуточная температура в декабре –1.2°С, обильные осадки в виде снега в январе – 109 мм (в 2.3 раза выше нормы) и длительное сохранение снежного покрова (до середины марта) способствовали сильному развитию снежной плесени в посеве озимой пшеницы. В результате перезимовка растений составила 66%.

РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ

За счет эффективного плодородия дерново-подзолистой супесчаной почвы урожайность зерна озимой пшеницы в среднем за 2 года составила 38.6 ц/га при вспашке и 41.9 ц/га – при дисковании (табл. 1). Погодные условия периода вегетации озимой пшеницы в 2019/2020 г. способствовали формированию урожайности в среднем в опыте на 24% больше, чем в 2020/2021 г. Содержание сырого белка и клейковины в зерне, наоборот, более высоким было в 2021 г. (табл. 2, 3).

В среднем за 2 года внесение N70 + 40 + + 40Р65K115 обеспечило рост урожайности зерна при вспашке на 21.9 ц/га или на 57% при увеличении содержания в зерне сырого белка с 9.0 до 14.0% и клейковины – с 17.6 до 27.6%. В блоке дискования урожайность зерна относительно контроля выросла на 22.8 ц/га (на 54%), содержание сырого белка – с 9.1 до 15.7% и клейковины – с 17.9 до 28.4%. Снижение доз фосфорных и калийных удобрений на 25 и 80 кг д.в. соответственно и азотных удобрений на 20 кг/га на фоне внесения подстилочного навоза КРС 40 т/га не оказало существенного влияния на урожайность зерна по сравнению с минеральной системой удобрения. Запашка соломы 3 т/га, что в переводе в условный навоз составило 10.5 т/га, и снижение дозы подстилочного навоза КРС с 40 до 30 т/га, а также внесение на этом фоне N60 + 40 + 40Р50K50 не повлияло на урожайность зерна по сравнению с внесением ПН КРС 40 т/га + N60 + 30 + 40Р40K35.

Заделка соломы предшественника под озимую пшеницу без внесения компенсирующей дозы азота не оказала существенного влияния на урожайность зерна, как при вспашке (60.5 ц/га, вариант N70 + 40 + 40Р65K115 и 59.8 ц/га, вариант солома + N70 + 40 + 40Р65K115), так и при дисковании (64.7 и 64.1 ц/га соответственно). Заделка соломы с компенсирующей дозой азота, внесенной в виде КАС (смесь карбамидо-аммиачная) в дозе 20 кг д.в./га, показала выраженную тенденцию к росту урожайности – в среднем за 2 года на 3.6 ц/га как при вспашке, так и при дисковании. Обработка соломы микробиологическим удобрением “Жыцень” значимо не влияла на урожайность зерна озимой пшеницы в блоке вспашки, в то время как в блоке дискования в данном варианте она была наибольшей в опыте и составила в среднем за 2 года 71.6 ц/га, что на 7.5 ц/га больше, чем при заделке чистой соломы.

В целом в блоке вспашки урожайность была на 6% меньше, чем при дисковании как в 2020 г., так и в 2021 г. При этом в вариантах с применением подстилочного навоза урожайность зерна озимой пшеницы не зависела от способа обработки почвы и составила в 2020 г. 68.3 ц/га при вспашке и 68.7 ц/га при дисковании в варианте ПН КРС 40 т/га + N60 + 30 + 40Р40K35, в 2021 г. – соответственно 58.9 и 59.3 ц/га; в варианте солома + ПН КРС 30 т/га + N60 + 40 + 40Р50K50 в 2020 г. получено зерна 70.9 ц/га при вспашке и 71.7 ц/га при дисковании, в 2021 г. – 58.3 и 57.8 ц/га. Максимальная разница в урожайности за счет замены вспашки дискованием отмечена в варианте с обработкой соломы микробиологическим удобрением “Жыцень” (солома + Жыцень 3 л/га + N70 + + 40 + 40Р65K115) и составила в среднем за 2 года 9.4 ц/га (15%).

Наряду с получением высоких урожаев с хорошими показателями качества важно создавать условия для расширенного воспроизводства плодородия почвы. Для установления более эффективных систем применения удобрений выполнен химический анализ образцов зерна и соломы озимой пшеницы, рассчитаны хозяйственный вынос элементов питания урожаем и коэффициенты их возмещения удобрениями в вариантах опыта (табл. 4).

Установлено, что в 2020 г. в зерне озимой пшеницы в неудобренных вариантах содержание азота составило 1.58 и 1.57, фосфора – 0.73 и 0.68, калия – 0.42 и 0.40%, в вариантах с внесением удобрений существенно больше было только содержание азота – 2.13–2.43%, содержание фосфора было на уровне 0.63–0.76, калия – 0.36–0.43%. В соломе озимой пшеницы содержание азота было в пределах 0.42–0.62, фосфора – 0.16–0.30, калия – 0.71–1.01%. В 2021 г. в вариантах без удобрений содержание азота в зерне составило 1.58 и 1.79, фосфора – 1.28 и 1.31, калия – 0.42 и 0.46%, в соломе соответственно 0.56 и 0.63%, 0.13 и 0.18%, 1.03 и 1.08%. В удобренных вариантах содержание азота в зерне было в пределах 2.25–2.66, фосфора – 1.10–1.62, калия – 0.42–0.59%, в соломе соответственно 0.53–0.81, 0.11–0.18, 1.28–1.61%. Хозяйственный вынос минимальным был в неудобренном варианте в блоке вспашки: азота – 65, фосфора – 37, калия – 33 кг/га, в блоке дискования – 71, 39 и 35 кг/га соответственно, в удобренных вариантах изменялся в пределах: азота – 144–175, фосфора – 50–76, калия – 59–88 кг/га.

Для расчета оптимальных доз внесения удобрений под планируемую урожайность используют метод коэффициентов возмещения выноса, т.е. компенсация выноса за счет удобрения с корректировкой на уровень содержания соответствующих элементов питания в почве. Установлено, что при возделывании озимой пшеницы на среднеокультуренной дерново-подзолистой супесчаной почве при урожайности зерна 59.8–64.1 ц/га в зависимости от системы применения удобрений коэффициенты возмещения удобрениями выноса азота составили 1.1–2.7, фосфора – 1.0–2.5, калия – 1.8–4.2. Это значит, что примененные системы удобрения наряду с повышением урожайности и качества зерна озимой пшеницы способствовали поддержанию и повышению почвенного плодородия. Максимальные коэффициенты возврата получены при применении органо-минеральной системы удобрения в сочетании с подстилочным навозом КРС.

Рациональность применения различных видов и доз удобрений в сельскохозяйственном производстве должна быть подтверждена не только агрономической, но и экономической эффективностью. Ее главным критерием в растениеводстве является получение максимальной урожайности при минимальных затратах. Экономическую эффективность применения удобрений оценивали такими показателями как чистый доход и рентабельность. Чистый доход на 1 га посевов рассчитывали как разность между стоимостью урожая, полученного за счет удобрений, и стоимостью затрат на удобрения и доработку урожая.

Стоимость зерна пшеницы фуражной в 2020 г. составляла 300.00 руб./т, (клейковина <18%), продовольственной 4-го класса (клейковина от 18 до 23%) – 379.12 руб./т, и 3-го класса с клейковиной >23% – 432.70 руб./т [25]. Пересчет в USD выполнен по курсу 2.6. Стоимость зерна пшеницы фуражной в 2021 г. составила 311.98 руб./т, продовольственной 4-го класса – 394.28 руб./т, 3‑го класса – 450.00 руб./т и 2-го класса с клейковиной >28% – 492.34 руб./т [26]. Пересчет в USD выполнен по курсу 2.5.

Установлено, что при условии реализации зерна озимой пшеницы как продовольственного, условный чистый доход от применения удобрений составил 395–545 USD/га при рентабельности 152–224% (табл. 5). Наиболее экономически эффективной в среднем за 2 года в блоке вспашки была минеральная система удобрения (N70 + 40 + + 40Р65K115), чистый доход составил 422 USD/га при рентабельности применения удобрений 200%, в вариантах с запашкой соломы наибольший чистый доход обеспечила система удобрения солома + N20(КАС) + N70 + 40 + 40Р65K115 – 455 USD/га при рентабельности 195%.

В блоке с дискованием максимальный чистый доход получен в варианте солома + Жыцень 3 л/га + + N70 + 40 + 40Р65K115 – 545 USD/га, рентабельность – 222%.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Уровень урожайности зерна озимой пшеницы на дерново-подзолистой супесчаной почве зависел от примененных систем удобрения и погодных условий вегетации. За счет эффективного плодородия почвы в среднем за 2 года при вспашке получено зерна 38.6 ц/га, при дисковании – 41.9 ц/га. Погодные условия периода вегетации озимой пшеницы 2019/2020 г. были более благоприятными для роста и развития и способствовали формированию урожайности зерна на 23% больше (в среднем в вариантах), чем в 2021 г. Содержание сырого белка и клейковины в зерне более высоким было в 2021 г.

За счет применения удобрений в блоке традиционной обработки почвы урожайность зерна озимой пшеницы в среднем выросла на 56% и существенно увеличилось содержание белка и клейковины, т.е. удобрения обеспечили наряду с ростом урожайности получение продовольственного зерна (в контроле – фуражного). В блоке поверхностной обработки почвы урожайность в среднем была на 3.7 ц/га больше по сравнению с аналогичными вариантами в блоке традиционной обработки почвы.

При замене подстилочного навоза КРС 10 т/га на солому 3 т/га, что в переводе в условный навоз составило 10.5 т/га, без снижения урожайности рентабельность увеличилась на 9%.

Заделка соломы без компенсирующей дозы азота как при традиционной, так и при поверхностной обработке почвы, не оказала негативного влияния на равномерность всходов и развитие растений озимой пшеницы в осенний период на дерново-подзолистой супесчаной почве.

Примененные системы удобрения обеспечили рост урожайности зерна в среднем за 2 года при вспашке от 38.6 до 59.8–64.6 ц/га, т.е. на 55–67%, содержания сырого белка – от 9.0 до 13.9–14.4%, клейковины – от 17.6 до 27.6–29.6%, при дисковании – от 41.9 до 64.0–71.6 ц/га (на 53–71%), содержания сырого белка – от 9.1 до 14.9–17.8%, клейковины – от 17.9 до 28.2–30.1%.

Наиболее оптимальной на дерново-подзолистой супесчаной почве в блоке вспашки была система удобрения, включавшая внесение N70 + 40 + + 40Р65K115 на фоне соломы с компенсирующей дозой азота в виде КАС, в среднем за 2 года обеспечившая формирование урожайности зерна озимой пшеницы 64.1 ц/га с содержанием сырого белка 14.2%, клейковины – 28.9%, коэффициенты возмещения выноса элементов питания урожаем составили: N – 1.4, Р₂О₅ – 1.2, K₂О – 2.5, условный чистый доход – 455 USD/га, рентабельность применения удобрений – 195%.

В блоке дискования в один след в качестве основной обработки почвынаиболее агроэкономически эффективной была система удобрения, включавшая внесение N70 + 40 + + 40Р65K115 на фоне соломы, обработанной микробиологическим удобрением “Жыцень” в дозе 3 л/га: урожайность зерна озимой пшеницы 71.6 ц/га с содержанием сырого белка 14.9%, клейковины – 28.2%, коэффициенты возмещения выноса элементов питания урожаем составили: N – 1.0, Р₂О₅ – 1.0, K₂О – 1.8, условный чистый доход – 545 USD/га, рентабельность применения удобрений – 222%.