CC BY
114
СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫЕ НАУКИ ОМСКИЙ НАУЧНЫЙ ВЕСТНИК № 1 (118) 2013
5. Ермохин, Ю. И. Оптимизация минерального питания сельскохозяйственных культур (на основе «ПРОД») : моногр. / Ю. И. Ермохин, И. А. Бобренко. — Омск : Изд-во ОмГАУ, 2005. — 284 с.
6. Бобренко, И. А. Оптимизация минерального питания кормовых, овощных культур и картофеля на черноземах Западной Сибири : дис. ... д-ра с.-х. наук / И. А. Бобренко. — Омск, 2004. — 446 с.
БОБРЕНКО Игорь Александрович, доктор сельскохозяйственных наук, доцент (Россия), декан факультета агрохимии, почвоведения и экологии.
ВАКАЛОВА Екатерина Андреевна, аспирантка кафедры агрохимии.
ГОМАН Наталья Викторовна, кандидат сельскохозяйственных наук, доцент (Россия), заведующая кафедрой агрохимии.
Адрес для переписки: [email protected]
Статья поступила в редакцию 04.03.2013 г.
© И. А. Бобренко, Е. А. Вакалова, Н. В. Гоман
УДК 633.11:631.811(571.1) и. А. БОБРЕНКО
Н. В. ГОМАН Е. Ю. ПАВЛОВА
Омский государственный аграрный университет им. П. А. Столыпина
БИОЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ УДОБРЕНИЙ ПОД ОЗИМУЮ ТРИТИКАЛЕ НА ЛУГОВО-ЧЕРНОЗЕМНОЙ ПОЧВЕ ЗАПАДНОЙ СИБИРИ______________________________________
В полевых опытах выявлена высокая эффективность применения цинковых удобрений в основное внесение и опудривание семян озимой тритикале цинком при выращивании на лугово-чернозёмной почве южной лесостепи Омской области. Установлена энергетическая эффективность применения цинковых и макроудобрений под озимую тритикале. Энергетические затраты на получение 1 т зерна за счет удобрений уменьшаются в более эффективных вариантах с точки зрения энергетической эффективности применения цинковых удобрений.
Ключевые слова: озимая тритикале, урожайность, энергетическая эффективность, лугово-черноземная почва, цинковые удобрения, опудривание семян.
Интенсификация сельского хозяйства повлекла за собой создание сложного производства, каждая технологическая ступень которого требует значительных энергетических затрат. При постоянно возрастающей энергоемкости аграрного производства уменьшается относительная величина созданного продукта (выход продукции на единицу затраченной энергии), несмотря на рост получаемой продукции. Снижается при этом биоэнергетический КПД, который рассчитывается как отношение энергии получаемой продукции к совокупной энергии, затраченной в процессе производства.
Проблема увеличения урожайности культур в сельском хозяйстве связана с интенсификацией производства и сопровождается увеличением затрат невозобновляемой энергии, в том числе и за счет возрастающего применения минеральных удобрений. Поэтому важно уже сегодня разрабатывать и использовать энергопротивозатратные технологии производства, при которых меньше расходуется энергии на производство растениеводческой про-
дукции. Энергетический подход представляет собой возможность сделать энергетическую оценку сельскохозяйственной продукции, а также количественно определить энергетические затраты и степень их окупаемости при ее производстве [1 — 3].
Цинк играет важную роль в жизни растений, являясь составной частью большого числа ферментов. Велико значение этого элемента в фосфорном обмене: при его недостатке в почве в растениях накапливаются неорганические фосфаты и задерживается синтез важнейших фосфорсодержащих соединений. Содержание в почвах Омской области доступного для растений цинка часто находится на низком уровне [1, 4].
Повышение эффективности внесения цинковых удобрений под зерновые культуры на луговочерноземной почве, в том числе тритикале, путем определения оптимальных способов и доз их внесения — один из актуальных вопросов повышения продуктивности сельскохозяйственных культур [5-9].
Влияние основного внесения цинковых удобрений на урожайность зерна озимой тритикале на лугово-черноземной почве
(по фону N3^, 2007-2011 гг.)
Вариант Урожайность зерна, т/га Прибавка
2007-2008 гг. 2008-2009 гг. 2009-2010 гг. 2010-2011 гг. средняя т/га % к контролю
Контроль 2,58 1,30 2,03 3,15 2,26 - -
7П4 2,71 1,47 2,41 3,75 2,58 0,32 14,2
2Пв 2,79 1,37 2,70 3,86 2,68 0,42 18,6
2П12 - - 2,54 3,87 3,20 0,94 41,6
Р60 2,94 2,29 2,13 4,48 2,96 0,70 31,0
Р602П4 3,23 2,38 2,29 4,33 3,06 0,80 35,4
Р602ПВ 3,05 2,87 2,93 4,28 3,28 1,02 45,1
Р602П12 - - 1,90 4,33 3,11 0,85 37,6
НСР05 0,16 0,13 0,13 0,11
Таблица 2
Влияние обработки семян цинковыми удобрениями на урожайность озимой тритикале на лугово-черноземной почве
(по фону ^0, 2007-2011 гг.)
Вариант Урожайность зерна, т/га Прибавка
2007-2008 гг. 2008-2009 гг. 2009-2010 гг. 2010-2011 гг. средняя т/га % к контролю
Контроль 2,58 1,30 2,03 3,15 2,26 - -
Р60 2,94 2,29 2,13 4,48 2,96 0,70 31,0
Р602П50* 2,99 2,48 2,19 4,26 2,98 0,72 31,8
Р60 2п100* 3,64 2,60 2,31 4,10 3,16 0,90 39,8
6Р °ы 13 - - 2,34 4,07 3,20 0,94 41,6
Р К 60 60 3,04 2,33 2,04 4,30 2,92 0,66 29,2
Р К 7п * Г60К60^П50 3,14 2,71 2,05 3,82 2,93 0,67 29,6
Р60К602п100* 2,94 2,88 2,47 4,36 3,16 0,90 39,8
Р60К6°2П150* - - 2,41 4,31 3,63 1,37 60,6
НСР05 0,14 0,13 0,11 0,13
Примечание * — граммов соли Zn на 1 центнер семян
Цель исследования — определить энергетическую эффективность применения цинковых удобрений под озимую тритикале на лугово-черноземной почве Западной Сибири.
Методика исследования. Исследования проводились в 2007 — 2011 гг. на опытных полях СИБНИИСХа СО Россельхозакадемии в подзоне южной лесостепи Омской области на лугово-черноземной среднемощной среднегумусовой тяжелосуглинистой почве. В среднем по годам исследований в 30-сантиметровом слое почвы опытных участков содержание нитратного азота и подвижного фосфора — среднее, обменного калия — высокое, подвижного цинка — низкое. Возделывали озимую тритикале сорта «Сибирский».
Расположение делянок на опытном участке систематическое. Площадь делянок — 16 м2. Повторность вариантов в опыте трёхкратная, расположение повторностей — в один ярус. Схемы опытов предусматривали изучение различных доз цинковых удобрений в основное внесение и опудривание семян цинком на фоне Р60 и Р60К60. Формы удобрений — аммиачная селитра, суперфосфат двойной, калий хлористый, сернокислые цинк. Предшествен-
ник — кулисный пар. Агротехника — общепринятая для зоны.
Результаты. Исследования выявили разнообразное положительное действие цинковых удобрений в основное внесение на урожайность озимой тритикале в зависимости от доз и фона применения (табл. 1). Урожайность зерна в контрольном варианте варьировала от 1,3 т/га (2009 г.) до 3,15 т/га (2011 г.) и в среднем составила 2,26 т/га. Возрастающие дозы цинковых удобрений положительно повлияли на продуктивность озимой тритикале. При увеличении дозы цинковых удобрений с 4 до 8 кг д.в./га, без применения фосфорных удобрений, прибавки зерна в среднем за четыре года составили 0,32 т/га (14,2 %) и 0,42 т/га (18,6 %) соответственно. В варианте с внесением цинковых удобрений в дозе 12 кг/га средняя урожайность составила 3,2 т/га, с прибавкой зерна по отношению к контрольному варианту 0,94 т/га или 41,6 %. Следует отметить, что данная доза была введена в схему только в 2009 году. Поэтому средняя урожайность на данном варианте отражает характер ее изменений за два года и несколько выше остальных. Так, в условиях 2010 г. при увеличении дозы цинковых удобрений до 12 кг д.в./га урожай-
ОМСКИЙ НАУЧНЫЙ ВЕСТНИК № 1 (118) 2013 СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫЕ НАУКИ
СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫЕ НАУКИ ОМСКИЙ НАУЧНЫЙ ВЕСТНИК № 1 (118) 2013
Биоэнергетическая эффективность применения цинковых удобрений в основное внесение под озимую тритикале (по фону ^0, среднее 2007-2011 гг.)
Вари- ант Прибавка, т/га Количество энергии, накопленной в основной продукции (Ую, МДж/га) Энергетические затраты на применение минеральных удобрений (А0), МДж/га Биоэнергетический КПД, ед.
7П4 0,32 5322 645 8,3
2ПВ 0,42 6985 919 7,6
Р60 0,70 11641 2700 4,3
Р60 + 2П4 0,80 13304 3318 4,0
Р60 + 2пв 1,02 16963 4138 4,1
ность снизилась с 2,70 т/га до 2, 54 т/га, а в 2011-м оказалась ниже наименьшей существенной разницы (НСР) и составила 2,87 т/га. Поэтому в качестве оптимальной дозы цинковых удобрений можно считать дозу 8 кг д.в./га.
Установлено достоверное увеличение урожайности озимой тритикале при улучшении условий фосфорного питания. Так, при внесении в почву при посеве фосфорных удобрений в дозе 60 кг д. в./га средняя урожайность составила 2,96 т/га и была получена прибавка зерна 0,70 т/га или 31,0 % по отношению к контрольному варианту. На фоне Р60 максимальная средняя урожайность получена в варианте Zn8 и составила 3,28 т/га, получена прибавка зерна 1,02 т/га (45,1 %), что существенно больше прибавки от внесения Zn4 — 0,80 т/га (35,4 %). Дальнейшее увеличение дозы цинковых удобрений до 12 кг д.в. на га не сопровождалось ростом урожайности (3,11 т/га). Следовательно, высокий эффект от внесения цинка наблюдается при хорошей обеспеченности растений азотом и фосфором. Наиболее эффективной при основном внесении является доза цинка 8 кг д.в./ га, как без фосфорных удобрений, так и при их внесении.
При опудривании семян озимой тритикале на фосфорном фоне максимальная прибавка в среднем по годам исследований получена в варианте с внесением дозы 150 г/ц — 0,94 т/га или 41,6 % по отношению к контролю (табл. 2). Однако по годам исследований картина несколько иная. При увеличении дозы опудривания семян с 100 до 150 граммов соли сернокислого цинка на 1 центнер семян урожайность изменялась незначительно с 2,31 т/ га до 2,34 т/га в 2010 г. и с 4,10 т/га до 4, 07 т/га в условиях 2011 г. Средняя урожайность в варианте с опудриванием дозой 100 г/ц семян составила 3,16 т/ га (31,8 %), что несколько ниже чем в варианте с опудриванием дозой 150 г/ц семян — 3,20 т/га (41,6 %). Следовательно, применение большей дозы (150 г/ц семян) нецелесообразно.
При совместном внесении фосфорных и калийных удобрений (Р60К60) средняя урожайность составила 2,92 т/га (29,2 %). Опудривание дозой 150 г/ц семян на сбалансированном фосфорно-калийном фоне по годам исследований не обеспечило увеличения урожайности по сравнению с дозой 100 г/ц. Урожайность несколько снизилась с 2,47 т/га до 2,41 т/ га в условиях 2009-2010 гг и с 4,36 т/га до 4,31 т/га в 2010 — 2011 гг. Таким образом, на данном фоне доза опудривания 100 г/ц семян имеет преимущество в повышении урожайности зерна озимой тритикале. Средняя урожайность зерна здесь составила 3,16 т/га (39,8 %).
Проведенные исследования позволяют сделать вывод о высокой отзывчивости тритикале на применение цинковых удобрений.
Более точно и всесторонне оценить технологические процессы, связанные с возделыванием озимой тритикале, позволяет расчет энергетической эффективности применения удобрений [1]. Ее определяли по энергоотдаче или по биоэнергетическому КПД. Для его определения использовали и вычисляли следующие показатели:
— приходная часть — количество энергии, накопленной в надземной массе от применения минеральных удобрений (V , МДж/га);
— расходная часть — энергетические затраты на применение минеральных удобрений, на уборку урожая, уход за посевами и т. д. (А0, МДж/га).
Количество энергии (^0, МДж/га), накопленной в основной продукции, полученной от применения минеральных удобрений, определяется по формуле:
Ую = УпхШ1 1000, (1)
где Уп — прибавка урожая зерна от применения удобрений, т/га;
Ri — коэффициент перехода сельскохозяйственной продукции в сухое вещество;
1 — содержание общей энергии в 1 кг сухого вещества продукции, Мдж;
1000 — коэффициент перевода т в кг.
Энергетические затраты (А0, МДж) на применение минеральных удобрений определяют по формуле:
Ао = (Ни ‘ам) + (Нр ‘ар) +
+ (НК -ак) + (Уп -ау6) + (НфВ -авн) (2)
где Нн, Нр, НК — фактические дозы внесения азотных, фосфорных, калийных удобрений, кг д.в./га;
Уп — прибавка урожая от применения удобрений, ц/га;
Нфв — дозы азота, фосфора и калия в физической массе, ц/га;
а , аВН — затраты энергии на уборку и внесение удобрений, МДж;
ан ар; аК — энергозатраты в расчете на 1 кг д.в. азотных, фосфорных и калийных удобрений.
Расчет энергетической эффективности (энергоотдача или биоэнергетический КПД) применения удобрений (п) определяется по формуле:
п = ^, (3)
А0
где V, — количество энергии, полученной в прибавке продукции от минеральных удобрений, МДж/га;
Влияние опудривания семян микроэлементами на биоэнергетическую эффективность применения макроудобрений под озимую тритикале (по фону ^0, среднее 2007-2011 гг.)
Вариант Прибавка, т/га Количество энергии, накопленной в основной продукции (Ую, МДж/га) Энергетические затраты на применение минеральных удобрений (А0), МДж/га Биоэнергетический КПД, ед.
Р60 0,70 11641 2700 4,3
Р60 + ^50* 0,72 11974 2738 4,4
^50 + ^100* 0,90 14967 3051 4,9
Р60К60 0,66 10976 3718 3,0
Р К +Zn * Р60К60 + '^П50 0,67 11142 3241 3,4
Р К +7п * 60 60 100 0,90 14967 3692 4,1
Примечание * — граммов соли на 1 центнер семян
А0 — энергетические затраты на применение удобрений, МДж.
При внесении удобрений на единицу энергетических затрат получено 3,0 — 8,3 единиц энергии, содержащейся в прибавке урожая от минеральных удобрений (табл. 3 и 4).
Полученные данные свидетельствуют о том, что основное внесение цинка наиболее энергетически эффективно без применения фосфорных удобрений, так как энергетические затраты при этом относительно невелики. Количество энергии в варианте с основным внесением цинковых удобрений в дозе 4 кг д.в. на га составило 5322 МДж/га (табл. 3). Энергетические затраты, связанные с возделыванием и уборкой озимой тритикале здесь составили 645 МДж, получена окупаемость затрат 8,3 на каждую затраченную энергетическую единицу. При дальнейшем увеличении дозы цинка до 8 кг д.в. на га энергетические затраты увеличились до 919 МДж, что привело к снижению биоКПД до 7,6. Внесение цинка на фоне Р60 не способствовало увеличению энергетической эффективности применения удобрений, биоКПД снизился с 4,3 (Р60) до 4,0 (Р60 + Zn4).
Биоэнергетический КПД применения фосфорно-калийных удобрений (Р60К60) под озимую тритикале составил 3,0 единицы. Опудривание семян солью сернокислого цинка по данному фону способствовало снижению энергетических затрат и увеличению энергии (табл. 4), накопленной в основной продукции и, как следствие, повышению биоКПД до
4,1 (РА+^ж,).
Выводы. Полученные данные свидетельствуют о том, что цинковые удобрения оказывают существенное положительное влияние на урожайность зерна озимой тритикале, возделываемой на лугово-черноземной почве в условиях южной лесостепи Западной Сибири. Выявлено, что опудривание семян — более эффективный способ, чем основное внесение. Определены оптимальные дозы основного внесения цинка (8 кг д.в./га) и при опудривании (100 граммов соли сернокислого цинка на 1 центнер семян). Расчет биоэнергетической эффективности применения удобрений показал, что цинковые удобрения при основном внесении энергетически эффективны, а при их применении способом опудривания значительно повышают энергетическую эффективность внесения макроудобрений.
Библиографический список
1. Ермохин, Ю. И. Оптимизация минерального питания сельскохозяйственных культур (на основе «ПРОД») : моногр. /
Ю. И. Ермохин, И. А. Бобренко. — Омск : Изд-во ОмГАУ, 2005. — 284 с.
2. Оценка энергетической эффективности технологий возделывания озимой пшеницы в шести ротациях севооборота многолетнего стационара / Н. И. Цимбалист [и др.] // Агрохимия. - 2007. - № 7. - С. 49-63.
3. Попова, В. И. Биоэнергетическая эффективность применения удобрений под озимые зерновые культуры в Западной Сибири / В. И. Попова, Е. П. Болдышева // Вестник Алтайского государственного аграрного университета. - 2011. - Т. 84. № 10. - С. 10-15.
4. Ильин, В. Б. Микроэлементы и тяжелые металлы в почвах и растениях Новосибирской области / В. Б. Ильин, А. И. Сысо. - Новосибирск : СО РАН, 2001. - 229 с.
5. Бобренко, И. А. Эффективность разных приемов применения цинковых удобрений под яровую пшеницу в условиях Западной Сибири / И. А. Бобренко, Н. В. Гоман, Н. В. Шувалова // Омский научный вестник. - 2012. -№ 1(104). - С. 142-145.
6. Болдышева, Е. П. Эффективность применения микроудобрений под озимую рожь на лугово-черноземной почве Западной Сибири / Е. П. Болдышева // Вестник Бурятской государственной сельскохозяйственной академии им. В. Р. Филиппова. - 2011. - № 4. - С. 66-71.
7. Влияние разных способов внесения цинка под озимую тритикале на урожайность зерна в условиях южной лесостепи Западной Сибири / И. А. Бобренко [и др.] // Плодородие. -2012. - № 3. - С. 7-9.
8. Эффективность основного внесения цинковых удобрений под озимые зерновые культуры на лугово-черноземной почве Западной Сибири / И. А. Бобренко [и др.] // Омский научный вестник. - 2011. - № 1(104). - С. 246-250.
9. Эффективность применения микроудобрений под озимую пшеницу на лугово-черноземной почве Западной Сибири / И. А. Бобренко [и др.] // Плодородие. - 2011. - № 4. -С. 18-19.
БОБРЕНКО Игорь Александрович, доктор сельскохозяйственных наук, доцент (Россия), декан факультета агрохимии, почвоведения и экологии. ГОМАН Наталья Викторовна, кандидат сельскохозяйственных наук, доцент (Россия), заведующая кафедрой агрохимии.
ПАВЛОВА Елена Юрьевна, магистрант кафедры агрохимии, группа 25.
Адрес для переписки: [email protected]
Статья поступила в редакцию 20.03.2013 г.
© И. А. Бобренко, Н. В. Гоман, Е. Ю. Павлова
ОМСКИЙ НАУЧНЫЙ ВЕСТНИК № 1 (118) 2013 СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫЕ НАУКИ
