Влияние органических и минеральных удобрений на продуктивность сахарной свеклы в условиях недостаточного увлажнения Западного Предкавказья

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени

кандидата сельскохозяйственных наук

Влияние органических и минеральных удобрений на продуктивность сахарной свеклы в условиях недостаточного увлажнения Западного Предкавказья

Специальность 06.01.09 - растениеводство

Бражник Александр Петрович

Рамонь - 2009

Диссертационная работа выполнена в ООО «Атаманское» Павловского района Краснодарского края в 2000-2008 гг.

Научный руководитель - доктор сельскохозяйственных наук, профессор, член-корр. РАСХН Корниенко Анатолий Васильевич

Официальные оппоненты - доктор сельскохозяйственных наук Калинин Алексей Тимофеевич;

кандидат сельскохозяйственных наук Четин Александр Дмитриевич

Ведущая организация: ГНУ «Северо-Кавказский научно-исследовательский институт сахарной свеклы и сахара (СКНИИСС и С)

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Краснодарский край - ведущий свеклосеющий регион РФ. Площадь, занятая сахарной свеклой составляет 140-150 тыс. га, в том числе в северной зоне края на черноземе обыкновенном 63-70 тыс. га или 45-47% от общей площади.

Разработанные и широко внедренные в производство в середине 80-х годов интенсивные технологии выращивания данной культуры позволили довести валовые сборы корнеплодов сахарной свеклы до 5,5-6,0 млн. тонн при средней урожайности по краю - 30 т/га (Я.В. Губанов, 1978; А.В. Корниенко, Л.С. Зенин; А.М. Кравцов, 2005; С.И. Баршадская, 2007; А.Т. Калинин, 2007).

Получение таких урожаев обеспечивалось внесением интенсивных доз минеральных удобрений (300-550 кг д.в. на 1 га), строгим выполнением технологических приемов возделывания культуры, защитой посевов от сорняков и болезней.

В начале 90-х годов, с переходом на рыночные отношения, многократно возросла стоимость на сельскохозяйственную технику, энергоносители, средства защиты растений и минеральные удобрения, что привело к структурным преобразованиям в свекловичной отрасли, повлекшей за собой снижение площадей под данной культурой, значительное сокращение валовых сборов корнеплодов, спад урожайности. Причиной этому стала устойчивая тенденция снижения применения минеральных и органических удобрений под сахарную свеклу. Большинство коллективных и фермерских хозяйств края из-за тяжелого финансового положения были вынуждены резко снизить применение удобрений по сравнению с доперестроечным периодом АПК, перейти на бессистемное их применение или же полностью отказаться от них.

В связи с этим исследования по разработке и внедрению оптимальных для условий производства доз удобрений под сахарную свеклу, позволяющих повысить продуктивность этой культуры с минимально возможными затратами. Являются актуальными.

Цель и задачи исследований. Цель работы - разработать и теоретически обосновать приемы повышения продуктивности сахарной свеклы путем эффективного использования минеральных и органических удобрений для хозяйств с различным финансово-экономическим потенциалом.

В соответствии с этим были поставлены следующие задачи:

- выявить особенности роста и развития сахарной свеклы при использовании различных по соотношению элементов питания и количеству минеральных и органических удобрений;

- изучить влияние органических и минеральных удобрений на водный и питательный режим почвы;

- установить потребление растениями сахарной свеклы основных макроэлементов и их роль в формировании урожая;

- определить влияние удобрений и отдельных элементов питания на технологическое качество корнеплодов;

- дать экономическую и энергетическую оценку применяемым удобрениям.

Научная новизна. Впервые на черноземе обыкновенном Западного Предкавказья в зоне недостаточного увлажнения изучена реакция сахарной свеклы на основные элементы минерального питания, различные дозы удобрений, позволяющие получать стабильные урожаи культуры.

Определены агрономически целесообразные и экологически безопасные нормы минеральных и органических удобрений. Установлена возможность получения в условиях ведения недостаточного увлажнения Западного Предкавказья экономически оправданного уровня урожайности корнеплодов сахарной свеклы.

Установлена тесная корреляционная связь между изучаемыми дозами удобрений, содержанием элементов питания в корнеплодах и листьях, и урожайностью сахарной свеклы.

Практическая значимость работы. Разработаны технологические приемы и дифференцированный подход к выбору систем удобрения, обеспечивающих в производстве максимальную экономическую эффективность возделывания сахарной свеклы, сохранение почвенного плодородия в зависимости от финансово-экономических и организационно-технических возможностей хозяйства.

Основные положения, выносимые на защиту.

1. Агроэкологические основы формирования высокого урожая сахарной свеклы в условиях недостаточного увлажнения Западного Предкавказья.

2. Питательный режим чернозема обыкновенного под влиянием различных доз и форм удобрений.

3. Технологические приемы, приемы выращивания сахарной свеклы, экономические и организационно-технические возможности сельхозпроизводителей, определяющие продуктивность сахарной свеклы.

Личный вклад соискателя. Автор принимал участие в постановке проблемы и разработке программы исследований, в проведении полевых, фенологических и биометрических исследований, обработке и систематизировании полученного экспериментального материала, выводов с долей участия на 85%.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались на научно-практической конференции «Совершенствование систем земледелия в различных агроландшафтах Краснодарского края» 18-20 марта 2004 года в г. Краснодаре, на совещаниях и семинарах проводимых в Павловском районе Краснодарского края.

Публикация результатов исследований. По материалам диссертации опубликовано 4 научные статьи, в том числе одна - в реферируемом журнале, рекомендованном в ВАК РФ.

Структура и объем диссертации. Диссертация изложена на 207 страницах компьютерного текста. Состоит из введения, 7 глав, выводов и предложений производству. Содержит 40 таблиц, 7 рисунков, 27 приложений. Список литературы включает 212 наименований, в том числе 13 иностранных авторов.

Представленная работа выполнена в соответствии с Программой «Фундаментальных и приоритетных прикладных исследований по научному обеспечению развития агропромышленного комплекса Российской Федерации на 2001-2005 и 2006-2010 гг. и планом научно-исследовательских работ ВНИИСС по теме 11.05.01 «Изучить влияние применения удобрений под сахарную свеклу при обеспечении сохранения почвенного плодородия и максимального выхода экологически чистой продукции».

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ. УСЛОВИЯ И МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЙ

Основные исследования проводились в 2000-2008 гг. в полевом десятипольном севообороте ООО «Атаманское» Павловского района, расположенного в северной зоне Краснодарского края.

Почва - западно-предкавказский мощный малогумусный чернозем обыкновенный. Содержание гумуса в пахотном (0-30 см) слое почвы 3,7-3,8%. Валовые запасы азота - 0,227-0,242%, фосфора - 0,18-0,22%, калия - 1,7-2,0%. Сумма поглощенных оснований 34-40 мг-экв./100 г почвы, 80-90% которых приходится на катионы кальция. Реакция почвенного раствора слабощелочная (рН водн. 8,0-8,2).

Климат зоны умеренно-континентальный со среднегодовым количеством осадков 568,8 мм. В годы проведения исследований количество их составляло 598,5-801,5 мм. Среднегодовая температура воздуха 10,9-12,6 ^оС. За период вегетации сахарной свеклы выпадает 187,6-483,7 мм осадков, что в отдельные годы крайне недостаточно для формирования высокого урожая культуры. Различие по температурному режиму и влагообеспеченности в годы проведения исследований позволило дать всестороннюю оценку изучаемым формам и дозам удобрений по влиянию на продуктивность сахарной свеклы.

Опыт был заложен в полевом десятипольном зернотравянопропашном севообороте со следующим чередованием культур: 1 - эспарцет - на зеленую массу, 2 - озимая пшеница, 3 - озимый ячмень, 4 - подсолнечник, 5 - озимая пшеница, 6 - кукуруза на силос, 7 - озимая пшеница, 8 - озимая пшеница, 9 - сахарная свекла, 10 - яровой ячмень с подсевом эспарцета.

Предшественник сахарной свеклы озимая пшеница. Схема опыта представлена 9 вариантами, которые при описании результатов исследований получили условное название соответственно форм и доз удобрения (таблица 1).

Таблица 1- Схема внесения удобрений под сахарную свеклу

№ п/п	Вариант	У д о б р е н и е
		минеральные, кг д.в.	органические, т/га
		N	P2O5	К2О	навоз КРС	солома
1	Без удобрений - контроль	0	0	0	0	0
2	Средняя доза РК	0	80	60	0	0
3	Средняя доза NK	60	0	60	0	0
4	Средняя доза NP	60	80	0	0	0
5	Минимальная доза NPK	30	40	30	0	0
6	Средняя доза NPK	60	80	60	0	0
7	Высокая доза NPK	120	160	120	0	0
8	Средняя доза NPK + последействие навоза	60	80	60	60	0
9	Средняя доза NPK + прямое действие навоза + запашка соломы	60	80	60	30	5

Дозы удобрений рассчитывались с учетом планируемой урожайности, качества продукции и сохранения почвенного плодородия. В качестве контроля был принят вариант без применения удобрений. Общая площадь делянки 540 м² (5,4 м х 100 м), учетная 500 м² (5,4 м х 92,6 м). Повторность опыта четырехкратная. Расположение делянок систематическое со смещением по повторениям на 3 делянки. Минеральные и органические удобрения вносили под основную обработку почвы.

Наблюдения, учеты и анализы в опыте проводились по общепринятым методикам.

Экономическую эффективность изучаемых доз удобрений рассчитывали в соответствии с рекомендациями по определению экономической эффективности использования научных разработок в земледелии (1986), биоэнергетическая эффективность - по методике Кубанского государственного агроуниверситета (И.Т. Трубилин, Н.Г. Малюга и др.,1995).

Математическую обработку экспериментальных данных проводили методом дисперсионного и корреляционно-регрессионного анализа по Б.А. Доспехову (1979).

Агротехника в опыте общепринятая, рекомендованная для условий недостаточного увлажнения северной зоны Краснодарского края (1990). Посев проводили в оптимальные для данной культуры сроки сеялкой «Мультикорн» нормой высева из расчета 6,5 шт. семян на погонный метр или 140-144 тыс. шт./га. Высевался диплоидный гибрид Дружба МС-34. Уборку сахарной свеклы проводили в первой декаде сентября комбайном RENO со взвешиванием корнеплодов в день уборки.

ДИНАМИКА СОДЕРЖАНИЯ ПРОДУКТИВНОЙ ВЛАГИ В ПОЧВЕ И ВОДОПОТРЕБЛЕНИЕ САХАРНОЙ СВЕКЛЫ

Изучением водного режима чернозема обыкновенного Северного Кавказа, в том числе и Краснодарского края, занимались многие исследователи (Е.С. Блажний, 1958; И.А. Кузнецов, 1968; Б.И. Тарасенко, 1981), но проблема накопления ее в почве и продуктивного ее использования сахарной свеклой освещены недостаточно. Недостаточно изучены приемы влагонакопления и эффективного потребления воды в зависимости от питательного режима почвы.

Наши исследования показали, что осадки осенне-зимнего периода к периоду сева сахарной свеклы обеспечивают запасы влаги в двухметровом слое почве в пределах 323,6-412,3 мм, что для чернозема обыкновенного характеризуется как хорошее влагонакопление для формирования высокого урожая культуры (табл. 2).

Таблица 2 - Содержание продуктивной влаги под посевом сахарной свеклы в период ее вегетации в зависимости от удобрений, мм (2000-2008 гг.)

Вариант	Период определения
	Всходы	Смыкание листьев в рядках	Нарастание корнеплода	Перед уборкой
слой почвы 0-100 см
Без удобрений - контроль	183,2	145,2	123,0	100,8
N30P40K30	184,5	141,8	125,7	89,4
N60P80K60	183,9	141,8	100,8	100,0
N120P160K120	181,1	142,9	100,9	86,4
N60P80K60 + последействие навоза	181,5	140,6	114,0	86,3
слой почвы 0-200см
Без удобрений - контроль	361,4	270,3	234,1	143,8
N30P40K30	362,2	274,8	234,5	131,7
N60P80K60	360,1	286,2	211,7	129,6
N120P160K120	362,1	277,9	215,7	127,9
N60P80K60 + последействие навоза	359,3	286,9	223,6	126,4

К фазе смыкания листьев в рядках количество доступной влаги в почве снижается в метровом слое на 20,7-23,1%, в двухметровом - на 20,1-25,2%; к фазе массового нарастания корнеплода на 31,9-45,2% и 35,2-41,2% соответственно. К периоду уборки, с учетом выпадающих осадков, запасы влаги от первоначальной величины соответствуют 47,7-55,0 и 35,2-39,8%.

Суммарное водопотребление сахарной свеклы в зависимости от изучаемых доз удобрений составляло 4070-4093 м³/га, а коэффициент водопотребления 78,8-121,5 м³/т.

Изучаемые дозы удобрений способствовали более продуктивному на 18,5-35,5% использованию влаги на создание единицы продукции.

РОСТ И РАЗВИТИЕ САХАРНОЙ СВЕКЛЫ В ЗАВИСИМОСТИ ОТ УДОБРЕНИЙ

Возделывание сахарной свеклы в северной зоне Краснодарского края обусловлено погодными условиями данной почвенно-климатической зоны. Недостаточная влагообеспеченность, особенно во второй половине вегетации культуры, в сочетании с высоким температурным режимом влечет за собой раннее отмирание листьев и, как следствие, снижение урожайности и качественных показателей свеклосырья.

Для обоснования условий формирования урожая сахарной свеклы изучены и обобщены такие показатели, как продолжительность вегетационного и межфазных периодов развития культуры, густота стояния растений и листообразование, накопление сухого вещества и фотосинтетический потенциал посевов.

Продолжительность межфазных периодов

На основании проведенных исследований можно заключить, что изучаемые формы и дозы удобрений не влияли на продолжительность периода посев-всходы. Определяющими факторами своевременного получения всходов являются гидротермические условия и наличие влаги в посевном и более глубоких слоях почвы. Средняя продолжительность этого межфазного периода за годы проведения исследований составила 22 дня, что продолжительнее среднемноголетних показателей (Я.В. Губанов, 1974) на 7 дней.

Межфазный период всходы-3-я пара настоящих листьев составил 18 дней с варьированием по годам от 11 до 24 дней и был меньше средних значений, характерных для северной зоны края на 7 дней, что обусловлено более высокой среднесуточной температурой воздуха (ГТК - 0,54).

Продолжительность последующих межфазных периодов обусловливалась как погодными условиями, так и уровнем минерального питания. У растений удобренных вариантов межфазные периоды смыкания листьев в рядках и междурядьях наступала на 3-5 дней раньше, что связано с лучшим листообразованием и большей линейной поверхностью листьев.

Общая продолжительность вегетационного периода обусловлена сроком уборки. В наших исследованиях период посев-уборка варьировал в пределах 117-162 дня.

ГУСТОТА СТОЯНИЯ РАСТЕНИЙ И ФОРМИРОВАНИЕ АССИМИЛЯЦИОННОЙ ПОВЕРХНОСТИ САХАРНОЙ СВЕКЛЫ

Установлено значительное изменение густоты стояния растений на единице площади, которое формировалось под влиянием внешних условий. Изучаемые дозы удобрений не оказывали влияния на величину насаждения сахарной свеклы. Густота стояния растений на период уборки в среднем составила 78,5-81,8 тыс. шт./га, что соответствовало 82,0-86,6 % от количества полученных всходов.

Наибольшее количество листьев у сахарной свеклы в среднем за годы исследований формировалось в июле (таблица 3).

Применяемые удобрения увеличивали облиственность растений в разные периоды вегетации на 10,2-51,3%. В этом отношении лучшими были варианты с полным минеральным удобрением в средней (N₆₀P₈₀K₆₀) и высокой (N₁₂₀P₁₆₀K₁₂₀) дозах, а также с органоминеральными системами удобрения.

Уровень минерального питания способствовал и увеличению площади ассимиляционной поверхности листьев (таблица 4).

Таблица 3 - Динамика нарастания листьев сахарной свеклы в зависимости от удобрений, шт./растение (2000-2004 гг.)

Вариант	Количество листьев по датам наблюдения, шт./растение
	1.06	1.07	1.08	1.09
Без удобрений - контроль	15,0	22,5	24,5	22,7
P80K60	16,5	23,5	27,0	24,2
N60K60	17,5	23,2	27,7	24,2
N60P80	21,0	27,7	30,0	28,0
N30P40K30	18,5	27,5	28,7	26,7
N60P80K60	22,0	29,0	31,8	34,5
N120P160K120	22,5	30,5	33,2	32,7
N60P80K60 + последействие 60 т/га навоза	22,7	32,2	37,2	37,0
N60P80K60 + 30 т/га навоза + запашка 5 т/га соломы	21,2	26,7	34,5	33,0

Таблица 4 - Влияние удобрений на площадь листовой поверхности листьев, тыс. м²/га (2000-2004 гг.)

Вариант	Период определения	За период вегетации
	1.06	1.07	1.08
Без удобрений - контроль	6,45	19,17	8,09	33,71
P80K60	7,54	22,57	8,86	38,97
N60K60	9,15	26,94	9,76	45,85
N60P80	10,60	29,73	12,31	52,64
N30P40K30	8,85	31,35	10,52	50,72
N60P80K60	12,53	33,05	16,01	61,59
N120P160K120	13,12	41,20	16,76	71,08
N60P80K60 + последействие 60 т/га навоза	14,53	41,57	18,86	74,96
N60P80K60 + 30 т/га навоза + запашка 5 т/га соломы	10,65	34,36	14,92	59,93

Максимальная площадь фотосинтетической поверхности листьев формировалась при внесении средней и высокой доз полного минерального удобрения, а также при органоминеральных системах - 59,93-74,96 тыс. м²/га.

Динамика накопления биологической массы растений

Наблюдения за динамикой нарастания сырой массы растения показали, что независимо от условий минерального питания нарастание массы корнеплода продолжалось до уборки и наибольшей величины (4,96-5,55 кг/м²) достигало при тех же дозах удобрений, что и фотосинтетическая поверхность листьев. Удобрения с парным сочетанием элементов питания (P₈₀K₆₀; N₆₀K₆₀; N₆₀P₈₀) сдерживали накопление прироста сырой массы корнеплода. Величина этого биометрического показателя продуктивности сахарной свеклы, в сравнении со средней дозой NPK, была меньше на 1,08-1,56 кг/м². Аналогичная закономерность в нарастании биологической массы сырого вещества прослеживалась в целом и для свекловичного растения.

Интенсификация условий минерального питания посредством увеличения доз удобрений оказывала значительное влияние и на величину сухого вещества. Следует отметить, что наибольшая сухая масса корнеплодов во все периоды определения накапливалась при внесении N₁₂₀P₁₆₀K₁₂₀ и при органоминеральной системе удобрения N₆₀P₈₀K₆₀ на фоне последействия 60 т/га навоза (рисунок 1).

Самое высокое количество сухого вещества листьев во все годы исследований приходилось на начало августа и составило в среднем по опыту 443,3 г/м², минимальное - 253,8 г/м² на 1 августа. Соотношение сухого вещества на дату уборки, соответственно дозам удобрений, варьировало в пределах 1:3,21 и 1: 6,50, то есть на 1 часть сухого вещества листовой массы приходилось 3,21-6,50 частей сухого вещества корнеплода.

Чистая продуктивность фотосинтеза растений в пересчете на сухое вещество определялась как погодными условиями, так и обеспеченностью растений элементами минерального питания (таблица 5).

Суточный прирост общей массы растения (в пересчете на сухое вещество) максимальных значений достигал в июне месяце 8,16-15,57 г/м²*сутки со спадом к 1 августа до 6,03 г м²/сутки. Максимальные значения прироста корнеплода отмечались в августе 11,82-21,39 г м²/сутки. Наибольшие значения этого показателя фотосинтетической деятельности растений, во все периоды наблюдения, отмечены при внесении под сахарную свеклу N₁₂₀P₁₆₀K₁₂₀ и при органоминеральной системе удобрения N₆₀P₈₀K₆₀ на фоне последействия навоза. Минимальный суточный прирост корнеплода в период массового его нарастания был на вариантах с исключением фосфора (N₆₀K₆₀) и калия (N₆₀P₈₀) - 11,61-11,93 г/м²*сутки, а также при внесении минимальной дозы полного минерального удобрения (N₃₀P₄₀K₃₀) - 13,61 г/м²*сутки.

Статистический анализ данных показал, что между величиной массы растений и урожайностью корнеплодов сахарной свеклы существует тесная положительная связь (r = 0,840).

сахарная свекла удобрение

Растение Лист Корнеплод

Рис. 1. Динамика накопления сухого вещества растений сахарной свеклой в зависимости от удобрений, кг/м² (2000-2004 гг.).

1 - контроль без удобрений; 2 - N₃₀P₄₀K₃₀; 3 - N₆₀P₈₀K₆₀; 4 - N₁₂₀Р₁₆₀K₁₂₀; 5 - N₆₀P₈₀K₆₀ + последействие 60 т/га навоза.

Таблица 5 - Чистая продуктивность фотосинтеза сахарной свеклы в зависимости от удобрений, г/м²/сутки (2000-2004 гг.)

Вариант	Дата определения
	1.06	1.07	1.08	1.09
Растение
Без удобрений - контроль	6,86	8,16	4,45	6,03
P80K60	7,87	10,60	10,58	8,90
N60K60	10,02	8,97	12,90	5,58
N60P80	9,81	13,13	12,57	8,74
N30P40K30	8,60	13,13	9,81	6,39
N60P80K60	11,59	14,87	8,42	9,58
N120P160K120	10,43	13,77	9,61	17,13
N60P80K60 + последействие 60 т/га навоза	11,96	15,57	5,43	15,10
N60P80K60 + 30 т/га навоза + запашка 5 т/га соломы	11,42	11,87	6,00	16,87
Корнеплод
Без удобрений - контроль	2,10	5,37	3,00	11,82
P80K60	2,43	7,47	8,22	15,52
N60K60	2,60	7,27	9,13	11,93
N60P80	2,27	7,17	10,87	11,61
N30P40K30	2,49	7,37	8,35	13,61
N60P80K60	2,24	8,33	8,45	15,90
N120P160K120	2,62	8,27	9,25	21,39
N60P80K60 + последействие 60 т/га навоза	2,92	8,23	7,29	21,16
N60P80K60 + 30 т/га навоза + запашка 5 т/га соломы	2,68	8,27	7,61	17,52

СОДЕРЖАНИЕ ОСНОВНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ ПИТАНИЯ В ПОЧВЕ И РАСТЕНИЯХ САХАРНОЙ СВЕКЛЫ

Содержание азота, фосфора и калия в пахотном слое почвы

Установлено значительное различие в содержании основных элементов питания под сахарной свеклой, которое складывалось из остаточного количества после уборки предшествующей культуры и изучаемых доз удобрений.

Под влиянием удобрений, внесенных под основную обработку почвы, концентрация основных элементов питания возросла соответственно вариантам: азота на 0,9-10,6 мг/кг почвы, Р₂О₅ - на 0,4-7,5 мг/кг почвы, К₂О - на 23-59 мг/кг почвы (таблица 6).

Таблица 6 - Содержание основных элементов питания в пахотном (0-30 см) слое почвы на начало вегетации сахарной свеклы, мг/кг почвы

Система удобрения	Элементы питания
	N-NO3+ N-NН4	Р2О5	К2О
Без удобрений - контроль	10,9	12,3	332
P80K60	12,1	35,0	384
N60K60	13,2	17,2	374
N60P80	13,4	21,1	352
N30P40K30	11,2	20,1	340
N60P80K60	15,7	28,0	377
N120P160K120	18,9	46,0	411
N60P80K60 + последействие 60 т/га навоза	17,2	44,5	444
N60P80K60 + 30 т/га навоза +запашка соломы озимой пшеницы	15,3	38,4	398

Содержание минерального азота в среднем за годы исследований в 0-30 см слое на начало вегетации сахарной свеклы составляло 10,9-18,9 мг/кг почвы. Удобрения увеличивали концентрацию этого элемента питания на 0,3-8,0

мг/кг почвы или на 2,7-73,4 %, подвижных фосфатов на 4,9-33,7, обменного калия на 8,0-112,0 мг/кг почвы. Лучшие условия по азотному питанию на этот период складывались при внесении N₁₂₀P₁₆₀K₁₂₀ и N₆₀P₈₀K₆₀, а также при органоминеральной системе удобрения с использованием последействия 60 т/га навоза. К периоду массового нарастания корнеплода и накопления сахара концентрация N^- - NO₃ + N^- - NH₄ снизилась до уровня 7,0-16,5 и 8,2-10,7 мг/кг почвы.

Динамика подвижных фосфатов была более стабильной. Сохранялась зависимость концентрации Р₂О₅ от изучаемых систем удобрения. На начало вегетации культуры разница в содержании подвижных фосфатов между удобренными и неудобренными вариантами составляла 3,5-29,6 мг/кг почвы или 28,9-244,6%. Максимальное содержание фосфорной кислоты в почве было на варианте с внесением высокой дозы NPK и при органоминеральных системах удобрения. Эта зависимость сохранялась до уборки сахарной свеклы. Низкая обеспеченность почвы подвижными фосфатами отмечена на неудобренном варианте 12,1-11,0 мг/кг почвы, при системе удобрения с исключением этого элемента питания из состава удобрений (N₆₀K₆₀) - 12,6-17,4 мг/кг почвы. По мере роста и развития растений содержание подвижных фосфатов в почве снижалось, достигнув минимальных значений на 1 июля, то есть в период массового формирования листьев и их ассимиляционной поверхности. На этот период вегетации сахарной свеклы содержание Р₂О₅ снизилось на неудобренном фоне на 5,8%, на удобренных - на 8,3-27,1%. При органоминеральных системах, наоборот, отмечалось повышение содержания данного элемента питания, что, видимо, связано с лучшими условиями для микробиологической деятельности почвы.

Содержание обменного калия также менялось в течение вегетации культуры. Максимальное его количество 332-444 мг/кг почвы было на дату всходов сахарной свеклы, минимальное - 302-420 мг/кг почвы в июле-августе в период нарастания корнеплода и накопления сахара.

Содержание азота, фосфора и калия в тканях растений сахарной свеклы

Концентрация общего азота, фосфора и калия в тканях растений сахарной свеклы варьировала по периодам вегетации культуры и находилась в зависимости от вносимых доз удобрений. Самое высокое их содержание, как в листьях, так и в корнеплодах приходилось на начальный период вегетации и изменялось под воздействием удобрений в следующих интервалах: азота в листьях 3,21-4,33%, в корнеплодах - 1,50-1,52% от веса сухого вещества; фосфора соответственно - 0,30-0,47 и 0,28-0,36%; калия - 5,56-6,32 и 3,81-4,22%. В последующие фазы вегетации за счет ростового разбавления концентрация питательных веществ снижалась и на дату уборки составила в листьях: азота 3,21-4,33%, фосфора - 0,61-0,90%, калия - 5,11-5,55%, в корнеплодах соответственно - 0,75-1,05%; 0,26-0,45%; 1,06-1,30%.

Минеральные удобрения поддерживали концентрацию основных элементов питания, как в основной, так и в побочной продукции на более высоком уровне. Максимальное накопление их как в корнеплодах, так и в ботве сахарной свеклы было при внесении N₁₂₀P₁₆₀K₁₂₀, а также при внесении средней дозы (N₆₀P₈₀K₆₀) на фоне последействия 60 т/га навоза. Минимальные значения, кроме неудобренного варианта, были при исключении из состава удобрения азота, фосфора и калия.

В результате проведенных исследований установлена тесная корреляционная связь между дозами вносимых удобрений и содержанием элементов питания в корнеплодах с азотом (r = 0,983 ± 0,092), фосфором (r = 0,825 ± 0,115), калием (r = 0,240 ± 0,48). С содержанием в листьях коэффициенты корреляции находились в следующей последовательности соответственно элементам питания 0,539 ± 0981, 0,874 ± 0,243 и 0,075 ± 0,498.

Вынос основных элементов питания сахарной свеклой

Вынос питательных веществ с урожаем сахарной свеклы позволил определить среднюю потребность культуры в элементах питания на формирование одной тонны товарной части продукции с соответствующим количеством ботвы (таблица 7). Без применения удобрений с отчуждаемой частью урожая (корнеплод + ботва) одной тонной корнеплода потреблено азота 4,11 кг, фосфора - 1,07 кг, калия - 6,56 кг. Элементы минерального питания, внесенные в составе удобрений, увеличивали затраты элементов питания на формирование единицы продукции: азота на 3,2-30,4%, фосфора - на 3,7-48,6%, калия - только при высокой дозе NРК и на варианте насыщенного органикой - на 1,5 - 4,6%.

Таблица 7 - Затраты основных элементов питания на формирование одной тонны корнеплодов, кг. (2000-2008 гг.)

В а р и а н т	Элемент питания
	Азот	Фосфор	Калий
Без удобрений - контроль	4,11	1,07	6,56
P80K60	3,94	1,30	5,67
N60K60	4,74	1,02	6,31
N60P80	4,25	1,27	5,63
N30P40K30	3,95	1,11	5,89
N60P80K60	4,29	1,27	6,08
N120P160K120	5,36	1,70	6,66
N60P80K60 + последействие 60 т/га навоза	5,09	1,59	6,17
N60P80K60 + 30 т/га навоза + запашка 5 т/га соломы	4,99	1,44	6,86

Из общего количества питательных веществ, отчуждаемых с урожаем, 39,7-48,1% азота, 56,0-63,5% фосфора, 39,1-47,9% калия выносится корнеплодами.

ПРОДУКТИВНОСТЬ САХАРНОЙ СВЕКЛЫ И КАЧЕСТВО КОРНЕПЛОДОВ В ЗАВИСИМОСТИ ОТ УДОБРЕНИЙ

Урожайность сахарной свеклы

Удобрения - один из наиболее действенных факторов, влияющих на урожайность корнеплодов сахарной свеклы. В среднем за 2000-2008 гг. сбор корнеплодов на контрольном неудобренном варианте составил 34,5 т/га с варьированием по годам от 24,6 до 50,6 т/га (таблица 8).

Удобрения обеспечивали повышение урожайности сахарной свеклы на 27,5-53,3%. На не удобренных вариантах самая низкая урожайность корнеплодов получена при внесении только азотно-калийных удобрений - 44,07 т/га, максимальная 52,9 т/га - при высокой (N₁₂₀P₁₆₀K₁₂₀) дозе полного минерального удобрения и при средней дозе (N₆₀P₈₀K₆₀) на фоне использования последействия 60 т/га навоза. Однако, высокая доза удобрений, в 2 раза превышающая среднюю, не обеспечивает достоверной прибавки урожая корнеплодов. Средняя, высокая и органоминеральная системы удобрения по влиянию на формирование урожая сахарной свеклы были практически равнозначны с разницей 0,9-1,1 т/га при НСР₀₅ - 1,55.

Таблица 8 - Урожайность сахарной свеклы в зависимости от удобрений, т/га (2000-2008 гг.)

В а р и а н т	Урожайность
	т/га	варьирование по годам
Без удобрений - контроль	34,5	24,6-50,6
P80K60	46,1	27,2-64,3
N60K60	44,0	25,7-61,7
N60P80	47,5	28,3-65,6
N30P40K30	45,0	27,2-60,0
N60P80K60	51,8	28,8-67,4
N120P160K120	52,9	28,8-67,4
N60P80K60 + последействие 60 т/га навоза	52,9	30,4-66,4
N60P80K60 + 30 т/га навоза + запашка 5 т/га соломы	51,4	32,8-67,1
НСР 05	1,55	26,6-70,3

Математическая обработка экспериментального материала показала тесную положительную связь между урожайностью корнеплодов и дозами удобрения (r = 0,723). Доля влияния удобрений в формировании урожая 38,6-45,8%, гидротермических условий - 27,9-47,5%.

Сахаристость корнеплодов и сбор сахара

При практически близком 14,3-14,8% содержании сахара в корнеплодах максимальный биологический сбор его получен при внесении средней и высокой доз полного минерального удобрения (N₆₀P₈₀K₆₀ и N₁₂₀P₁₆₀K₁₂₀), а также при совместном применении средней дозы туков, навоза и соломы - 7,42-7,60 т/га (табл. 9).

Таблица 9 - Сахаристость корнеплодов (%) сахарной свеклы и выход сахара (т/га) в зависимости от доз удобрений, (2000-2008 гг.)

В а р и а н т	Дигестия, %	Варьирование по годам	Выход сахара, т/га
			биологического	белого
Без удобрений - контроль	14,4	13,5-15,4	4,97	4,02
P80K60	14,4	12,2-16,2	6,57	5,37
N60K60	14,3	12,3-15,8	6,09	5,08
N60P80	14,5	11,9-16,0	6,78	5,58
N30P40K30	14,6	13,4-17,0	6,54	5,33
N60P80K60	14,8	12,3-16,8	7,57	6,24
N120P160K120	14,3	12,3-15,9	7,52	6,01
N60P80K60+ последействие 60 т/га навоза	14,5	12,4-16,3	7,60	6,21
N60P80K60 + 30 т/га навоза + запашка 5 т/га соломы	14,6	13,1-17,0	7,42	6,09
НСР 05	0,47		0,46

Высокий и практически одинаковый сбор сахара 6,57-6,78 т/га был получен при системах удобрения с парным сочетанием по элементам питания (P₈₀K₆₀ и N₆₀P₈₀). Превышение над контролем этих вариантов составило 32,2-36,4%, но было ниже в сравнении со средней дозой полного минерального удобрения на 11,6-15,2%. Сбор сахара по годам варьировал в пределах 3,74-9,21 т/га.

Выход белого сахара также был дифференцирован соответственно величине урожая корнеплодов с варьированием от 4,02 т/га при возделывании сахарной свеклы на естественном агрохимическом фоне минерального питания до 6,24 т/га при внесении средней дозы (N₆₀P₈₀K₆₀) полного минерального удобрения.

ЭКОНОМИЧЕСКАЯ И БИОЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ ИЗУЧАЕМЫХ ДОЗ УДОБРЕНИЙ

Экономическая эффективность. Наибольший чистый доход 41,5-45,08 тыс. руб./га получен при возделывании сахарной свеклы при внесении средней (N₆₀P₈₀K₆₀), высокой (N₁₂₀P₁₆₀K₁₂₀) нормы минеральных удобрений и при органоминеральных системах удобрения, сочетающих среднюю дозу NРК и органики, что больше, чем на контроле на 55,8-69,2%. На этих же вариантах был и самый высокий уровень рентабельности 155,7-162,7 %. Из всех изучаемых доз удобрений при возделывании сахарной свеклы наиболее рентабельны средняя доза полного минерального удобрения - 162,7% и органоминеральная система с использованием последействия 60 т/га навоза - 162,7-164,5% с себестоимостью 1 тонны корнеплодов соответственно 347,8-350,2 руб./т и чистом доходе 44,02-45,08 тыс. руб./га. Экономически не эффективно применение высокой (N₁₂₀P₁₆₀K₁₂₀) дозы.

Биологическая эффективность

Самое высокое приращение совокупной энергии с единицы площади посева сахарной свеклы (227,1 ГДж/га) получено на варианте с использованием средней дозы NPK, близкое - 212,1-225,5 - при внесении N₁₂₀P₁₆₀K₁₂₀ и при органоминеральных системах удобрения. По мере интенсификации применения удобрений показатель приращения совокупной энергии при неполных дозах минерального удобрения увеличивался в сравнении с контролем на 35,9-47,9%, при полном минеральном питании - на 38,7-70,1%. Коэффициент чистой эффективности по мере возрастания доз удобрений снижался с 10,4 при внесении минимальной дозы (N₃₀P₄₀K₃₀) до 6,0 при органоминеральной системе с запашкой соломы. При дозах удобрений с парным сочетанием элементов этот биоэнергетический показатель был на уровне 8,7-11,1.

По нашим расчетам агрономически целесообразно и экономически эффективно применение под сахарную свеклу средней дозы полного минерального удобрения (N₆₀P₈₀K₆₀) и органоминеральной системы с использованием этой же дозы NPK на фоне последействия 60 т/га навоза. Увеличение дозы удобрений в 2 раза от средней до N₁₂₀P₁₆₀K₁₂₀ экономически менее эффективно.

ВЫВОДЫ

1.Исследования, проведенные на черноземе обыкновенном Западного Предкавказья, позволили выявить реакцию растений сахарной свеклы на удобрения и факторы внешней среды, обосновать основы формирования высокой продуктивности культуры в зернотравянопропашном севообороте при размещении по предшественнику - озимой пшенице и сделать следующие выводы:

2. На накопление продуктивной влаги в почве значительное влияние оказывают осадки осенне-зимнего периода, которые обеспечивают запасы на период посева сахарной свеклы в посевном 0-10 см слое почвы 20,4-25,5 мм, в двухметровом - 323,3-412,3 мм.

3. Потребление растениями сахарной свеклы влаги зависит от степени развития растений, обусловленных уровнем минерального питания. Максимальное суммарное водопотребление 4087-4093 м³/га складывается при внесении средней (N₆₀P₈₀K₆₀) и высокой (N₁₂₀P₁₆₀K₁₂₀) доз минерального удобрения, а также при органоминеральных системах. Увеличивая общий расход влаги с единицы площади, удобрения снижают коэффициент водопотребления на 18,5-35,1%. Самым низким 78,8-80,6 м³/т он был при этих же системах удобрения. Несбалансированность удобрений по элементам питания в сравнении со средней дозой NPK увеличивает расход воды на единицу товарной продукции на 11,6-13,4 м³/т или 14,1-20,2%.

4. Улучшение условий минерального питания посредством внесения минеральных и органических удобрений повышает облиственность растений в первой половине вегетации на 33,0-51,3%, во второй на 41,0-65,7%. Исключение азота и фосфора сдерживает процесс образования листьев в сравнении со средней дозой NPK на 14,3-28,5 и 12,1-23,2%.

5. Близкую к оптимальной площадь листовой поверхности в течение всей вегетации (на 1 июня - 10,65-14,53, на 1 августа - 33,05-41,57 и на 1 сентября - 16,01-18,86 тыс. м²/га) имели посевы при внесении под сахарную свеклу N₆₀P₈₀K₆₀, N₁₂₀P₁₆₀K₁₂₀, N₆₀Р₈₀K₆₀ на фоне последействия 60 т/га навоза и на варианте, насыщенном органикой (N₆₀P₈₀K₆₀ + 30 т/га навоза + запашка 5 т/га соломы). При исключении из удобрений азота, фосфора или калия фотосинтетическая поверхность листьев, относительно средней дозы NPK, уменьшилась на 9,9-44,7%.

6. Фотосинтетический потенциал посева сахарной свеклы увеличивался по мере возрастания доз удобрений и их сбалансированности по элементам питания. В среднем по опыту он составил на 1 июня 253,7 м²/га сутки, на 1 июля - 411,3 на 1 августа - 243,8 м²/га сутки, достигнув максимума 266,2-363,2, 408,0-537,7 и 266,8-375,5 тыс. м²/га сутки при полном минеральном удобрении в средней и высокой дозах, а также при органоминеральных системах. Чистая продуктивность фотосинтеза (ЧПФ) по мере интенсификации условий минерального питания возрастала в первый месяц вегетации от 6,86 г/м² сутки на неудобренном варианте до 11,96 г/м² сутки при органоминеральной системе с использованием последействия навоза. Суточный прирост сухого вещества растений удобренных вариантов, относительно неудобренного, составлял 17,7-74,3%, снижаясь к периоду массового нарастания корнеплода до 4,72-10,58 г/м² сутки, что было вызвано ухудшением режима освещения нижних ярусов листьев. Чистая продуктивность фотосинтеза сухого вещества корнеплодов возрастала до уборки. Максимальные значения ЧПФ 2,62-21,39 г/м² га сутки были при высокой дозе NPK и при органоминеральных системах удобрения при показателе 2,10-11,22 г/м² сутки.

7. Минеральные удобрения в комплексе с систематическим наложением их под все культуры севооборота улучшали питательный режим пахотного слоя, увеличивая содержание минерального азота на 1,2-8,0 мг/кг почвы, Р₂О₅ - на 4,9-34,6 мг/кг почвы, К₂О - на 8,0-112,0 мг/кг почвы. На неудобренном варианте концентрация основных веществ питания определялась микробиологической активностью почвы, увеличивая их содержание на 8,6, 8,3, 7,2%. Корреляционная связь между вносимыми дозами удобрения и содержанием в пахотном слое элементов питания выразилась следующими коэффициентами корреляции: азота - r = 0,783-0,931; Р₂О₅ - r = 0,756-0,914; К₂О - r = 0,849-0,955. Удобрения оказывали значительное влияние на содержание азота, фосфора и калия в листьях, увеличивая концентрацию их на 0,40-0,97, 0,10-0,27 и 0,10-0,23, в корнеплодах соответственно на 0,03-0,24, 0,08-0,14 и 0,05-0,21% в абсолютном выражении.

8. Под влиянием удобрений вынос питательных веществ с урожаем сахарной свеклы составил: азота 150,6-279,6 кг/га, фосфора - 35,2-78,8 кг/га, калия - 227,3-376,5 кг/га, что выше в сравнении с контролем на 27,0-135,7, 37,0-206,6 и 24,7-106,5%. Затраты на формирование одной тонны корнеплодов составляют: азота 2,79-4,88 кг, фосфора 0,73-1,37кг, калия 4,66-6,57 кг.

9. Продуктивность сахарной свеклы определяется погодными условиями, доля которых в формировании урожая составляет 27,9-47,5%, и уровнем минерального питания - 38,6-45,8%. В зависимости от изучаемых доз удобрения она находилась в пределах 44,0-52,9 т/га. Максимальный урожай 51,8-52,9 т/га получен при внесении N₆₀P₈₀K₆₀, N₁₂₀P₁₆₀K₁₂₀, дозах удобрения, а также при совместном применении минеральных (N₆₀P₈₀K₆₀) и органических удобрений - 30 т/га навоза и соломы. Исключение из состава одного из элементов питания ведет к недобору корнеплодов от 4,3 до 7,8 т/га.

10. Содержание сахара в корнеплодах при полных дозах минеральных удобрений, в сравнении с контролем, увеличилось на 0,2-0,4%. Исключение из состава удобрения азота, фосфора или калия, также ведет к снижению сахаристости. Максимальный выход биологического 7,42-7,60 и белого 6,01-6,29 т/га сахара обеспечивает выращивание сахарной свеклы при внесении тех же доз минеральных и органических удобрений

11. Анализ полученных данных по продуктивности культуры и произведенным при ее возделывании затрат показал агрономическую целесообразность и экономическую эффективность применения под сахарную свеклу средней дозы полного минерального удобрения (N₆₀P₈₀K₆₀) или органоминеральной системы удобрения, сочетающие среднюю дозу NPK последействия органических удобрений, которые обеспечивают максимальную урожайность (51,8-52,9 т/га), высокую рентабельность (239,1-245,0%), сравнительно низкую себестоимость (347,0-353,9 руб./т) данной культуры, а также высокий биоэнергетический потенциал (229-240,9) ГДж/га.

Предложения производству

На черноземе обыкновенном Западного Предкавказья в условиях недостаточного увлажнения для получения высокой экономической эффективности при выращивании сахарной свеклы рекомендуется дифференцировать внесение удобрений под данную культуру в зависимости от организационно-технических и финансово-экономических возможностей хозяйств:

1. В хозяйствах с низким экономическим потенциалом устойчивые урожаи сахарной свеклы на уровне 45,0-47,5 т/га с содержанием сахара 14,5-14,6% при себестоимости товарной продукции 363,4-372,2 руб./т и рентабельностью 222,4-230,3% рекомендуются при внесении невысокой дозы полного минерального удобрения N₃₀P₄₀K₃₀;

2. Хозяйствам со средним экономическим потенциалом для получения урожайности 51,8-53,0 т/га с содержанием сахара 14,5-14,8% рекомендуется применение под основную обработку почвы N₆₀P₈₀K₆₀ и органоминеральной системы удобрения, сочетающей N₆₀P₈₀K₆₀ на фоне последействия 60 т/га навоза, внесенного под предшествующую сахарной свекле культуру;

3. Для получения урожая корнеплодов сахарной свеклы 51,4-52,0 т/га, с выходом сахара 7,42-7,52 т/га, сохранения и воспроизводства почвенного плодородия необходимо применение высокой дозы полного минерального удобрения N₁₂₀P₁₆₀K₁₂₀ и органоминеральных систем удобрения, сочетающих N₆₀P₈₀K₆₀ с внесением 30-60 т/га навоза и запашкой урожая соломы;

4. На почвах с низким уровнем почвенного плодородия не рекомендуется применение несбалансированного по элементам питания удобрения, так как падает почвенное плодородие, ухудшаются агрохимические свойства чернозема обыкновенного, снижается урожайность культуры и качество корнеплодов. Нецелесообразно применение высокой (N₁₂₀P₁₆₀K₁₂₀) дозы полного минерального удобрения.

СПИСОК РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Бражник А.П. Влияние удобрений на продуктивность сахарной свеклы и потребление азота, фосфора и калия //А.П. Бражник, С.И. Баршадская, И.Б. Молчанов // Энтузиасты аграрной науки / КубГАУ. - Краснодар, 2004. - С. 26-30.

2. Бражник А.П. Влияние влагообеспеченности и минерального питания на урожайность сахарной свеклы на черноземе обыкновенном Западного Предкавказья / А.П. Бражник, С.И. Баршадская, К.Ф. Мигуля // Совершенствование систем земледелия в различных агроландшафтах Краснодарского края - Краснодар, 2004. - С. 193-195.

3. Бражник А.П. Продуктивность сахарной свеклы в условиях недостаточного увлажнения северной зоны Краснодарского края /А.П. Бражник, С.И. Баршадская // Актуальные проблемы и перспективы развития агропромышленного комплекса: Материалы международной научно-практ. конф. 1-4 февраля 2005 г. - т. II. - п. Персиановский, 2005 г. - С. 177-179.

4. Бражник А.П. Эффективность удобрений при возделывании сахарной свеклы в условиях недостаточного увлажнения Краснодарского края / А.П. Бражник // Сахарная свекла. - 2007. - № 8. - С.33-34

Размещено на Allbest.ru