Управление питанием ячменя на основе использования жидкой фракции бесподстилочного свиного навоза

ШАЛАК И.О.

Омский государственный аграрный университет имени П.А. Столыпина

Введение.

Систематическое применение органических удобрений на черноземных почвах Западной Сибири приводит к значительному росту урожайности зерновых культур, и в частности ячменя [1, с. 144; 2, с. 143; 3, с. 23; 4, с. 53].

Управление питания растений с помощью использования органических удобрений является важной составляющей системы органического земледелия [5, с. 55]. Использование жидкой фракции бесподстилочного свиного навоза для этого имеет ряд преимуществ.

Свиной бесподстилочный навоз обладает высокой удобрительной ценностью. В нем от 50 до 70% азота находится в растворимой форме, хорошо усваиваемой растениями. Фосфор навоза в значительной мере входит в состав органических веществ, но по сравнению с фосфором минеральных удобрений он меньше закрепляется в почве и хорошо используется выращиваемыми культурами. Калий также легко усваивается, т.к. в навозе он представлен в хорошо растворимых соединениях. Коэффициенты использования элементов питания из бесподстилочного навоза и его действие на урожайность культур в первый год выше, чем у подстилочного [6, с. 2].

Цель исследований – разработать агрохимические нормативные параметры применения жидкой фракции бесподстилочного свиного навоза для управления питанием ячменя на лугово-черноземной почве лесостепи Западной Сибири.

Методика исследований.

Исследования проводились на опытных полях ООО «РУСКОМ-Агро» и на кафедре агрохимии и почвоведения ФГБОУ ВО Омский ГАУ в 2015-2017 гг. Изучаемым объектом служили растения ячменя сорта «Саша», почва – лугово-черноземная маломощная малогумусовая тяжелосуглинистая. Содержание в почве перед посевом N-NO₃ – 7,42-19,0, Р₂О₅ – 112-120, К₂О – 284-436 мг/кг.

Расположение делянок на опытном участке систематическое. Повторность вариантов в опыте трехкратная. Площадь делянок - 20 м². Учётная площадь – 16 м². Агротехника – общепринятая для зоны. С 10 т жидкой фракции бесподстилочного свиного навоза вносилось в почву 22 кг азота, фосфора 1,5 кг и калия 9,0 кг.

Лабораторные исследования проводились на кафедре агрохимии и почвоведения ФГБОУ ВО Омский ГАУ. В почвенных пробах определяли содержание нитратного азота с дисульфофеноловой кислотой по Грандваль-Ляжу; количество подвижного фосфора и калия – из одной вытяжки по Чирикову (ГОСТ 26204-84). Показатели качества определяли общепринятыми методами.

Результаты исследований. При исследовании действия жидкой фракции бесподстилочного свиного навоза на урожайность зерна ячменя установлено, что все дозы обеспечили достоверные прибавки зерна ячменя (табл. 1).

Ячмень в условиях эксперимента за вегетацию сформировал урожайность в среднем за годы исследований без внесения удобрений 2,88 т/га, при внесении навоза – 3,15-3,72 т/га.

Наиболее эффективным с точки зрения увеличения урожайности было применение 200 т/га – прибавка урожая составила 0,85 т или 29,43%. Увеличение дозы до 250 и 300 т/га было менее эффективно – наблюдалось некоторое снижение урожайности (рис.1)

Окупаемость единицы внесенного удобрения (1 тонны), при этом максимальной была в варианте 100 т/га и составила 5,6 кг зерна ячменя, минимальной – при внесении 300 т/га и составила 2,2 кг зерна. При использовании наиболее эффективной по урожайности дозы 200 т/га – 4,2 кг.

Определение оптимальных доз удобрений под культурные растения является центральным звеном агрохимической науки и практики. Большое количество методов расчета доз удобрений объединяет то, что они основываются на результатах полевых экспериментов, а их многочисленность объясняется различной степенью точности выявления в опытах закономерностей в системе «растение-почва-удобрение».

Согласно результатам полевых опытов ячмень хорошо отзывается на действие жидкой фракции бесподстилочного свиного навоза на лугово-черноземной почве. Это подтверждает и высокая функциональная зависимость урожайности (У, т/га) от доз органических удобрений (Х, т/га) в диапазоне до оптимальных доз (уравнение (1)):

Из уравнения (1) следует, что коэффициент интенсивности действия (b1) 1 т/га органического удобрения на формирование величины урожая зерна ячменя составляет 0, 005 т/га. Данный норматив эффективности органических удобрений на основе жидкой фракции бесподстилочного свиного навоза делает возможным в условиях производства осуществлять планирование прибавок урожайности культуры. Например, зная, что для получения дополнительно 1 т/га зерна ячменя необходимо внести 200 т навоза (1 т/га : 0,005 т/га = 200), расчёт прибавки урожая можно провести по формуле (2):

где П – плановая прибавка урожайности зерна, т/га; Д – доза жидкой фракции бесподстилочного свиного навоза, т/га; 200 – затраты навоза для создания 1 т зерна, т/га.

Информация о плановой прибавке урожайности (П, т/га) и коэффициентах интенсивности действия изучаемых органических удобрений (b1 = 0,005 т/га зерна ячменя) делает возможным рассчитать дозу жидкой фракции бесподстилочного свиного навоза (т/га, формула (3)):

Пример.
При планировании прибавки урожая зерна ячменя 0,5 т/га доза жидкой фракции бесподстилочного свиного навоза составит:

Применение жидкой фракции бесподстилочного свиного навоза повышало содержание N-NO₃ в почве к фазе кущения с очень низкого уровня в контроле до очень высокого – при дозе 100 т/га и выше. К фазе восковой спелости и к уборке содержание N-NO₃ существенно снизилось, но находилось на достаточно высоком уровне, особенно в вариантах с увеличенными дозами навоза (табл. 2).

Содержание Р₂О₅ в почве при внесении жидкой фракции бесподстилочного свиного навоза также увеличивалось, но значительно в меньшей степени, чем N- NO₃. В целом оно находилось на повышенном уровне, в течение вегетации изменялось незначительно.

Концентрация подвижного К₂О в почве находилось на очень высоком уровне и составляло более 269 мг/кг почвы во всех вариантах. На содержание калия в почве навоз оказал существенное влияние. Установлено, что 1 т жидкой фракции бесподстилочного свиного навоза повышает концентрацию N-NO₃ в почве на 0,12 мг/кг (рис. 2), на 0,03 мг/кг Р₂О₅ (рис. 3) и на 0,15 К₂О (рис. 4).

Полученные нормативы действия навозных удобрений (коэффициенты регрессии уравнений на рис. 1-3) на концентрацию доступных форм элементов питания в почве b2 (мг/кг) позволяют рассчитывать дозы удобрений под сельскохозяйственные растения. Для прогноза концентрации доступных элементов в почве (С, мг/кг) при применении органических удобрений можно применить формулу (4):

где C1 – содержание элемента в почве до посева, мг/кг; Д – доза жидкой фракции бесподстилочного свиного навоза, т/га; b2 – коэффициент интенсивности действия 1 т органических удобрений на содержание доступного элемента в почве, мг/кг.

Таким образом, внесение жидкой фракции бесподстилочного свиного навоза существенно повышало содержание N-NO₃ (с очень низкого до очень высокого уровня) и подвижного К₂О.

Для каждой культуры существует свой оптимальный уровень содержания в пахотном слое подвижных форм элементов питания. Ранее в исследованиях [7, с. 115] установлены оптимальные уровни элементов питания для черноземных почв региона при возделывании ячменя. В данном эксперименте установлены взаимосвязи между дозами навозных удобрений и урожайностью, содержанием доступных элементов в почве. Эти показатели позволяют не только диагностировать, но и управлять питанием растений ячменя при помощи внесения расчетных доз органических удобрений.

Для увеличения содержания нитратного азота на 1 мг/кг в почве под ячменем нужно внести 8,2 т/га навоза (1 мг/кг : 0,12 мг/кг = 8,2 т/га). Отсюда определение доз навоза (т/га) может осуществляться по формуле (5) на основе информации об оптимальном уровне нитратного азота в почве для ячменя:

где No - содержание нитратного азота в почве оптимальное, мг/кг; Nф - содержание нитратного азота в почве фактическое, мг/кг; 8,2 – доза жидкой фракции бесподстилочного свиного навоза для повышения содержания элемента на 1 мг/кг в слое почвы 0-20 см, т/га.

Оптимальные уровни содержания элементов в почве можно использовать при расчете доз удобрений по формуле (6):

где Эо и Эф – оптимальное и фактическое содержание элемента в почве, мг/кг; b2 – коэффициент интенсивности действия единицы внесенного удобрения на химический состав почвы, мг/кг. Данный метод расчета доз удобрений был широко апробирован ранее в работах различных ученых, как в исследованиях, так и в производстве [7, 8].

Пример.

В почве фактически (Эф) содержалось N-NO₃ - 2, 7, Р₂О₅ - 180, К₂О – 390 мг/кг. Оптимальное содержание (Эо) для получения 3,0 тонн зерна: N-NO₃ - 16, Р₂О₅ - 160, К₂О – 260 мг/кг [7, с. 115].

Таким образом, расчет ведем по нитратному азоту, так как содержание подвижных форм фосфора и калия выше оптимального, и регулировать нужно только азотное питание. Отсюда:

По данным ряда исследователей, органические удобрения позитивно действуют на качество зерна ячменя [1, с. 118; 3, с. 23; 7, с. 115], что подтвердилось в наших экспериментах (табл. 3).

На содержание белка существенное влияние оказало навозное удобрение, наибольшее содержание отмечено при дозе 150 т/га – 18,5 % (в контроле 18,0%).

Заключение.

При использовании жидкой фракции бесподстилочного свиного навоза максимальная урожайность зерна ячменя сформировалась от дозы 200 т/га — 3,72 т/га, ее увеличение при этом составило 0,85 т или 29,43% к контролю. Внесение навозного удобрения повышало уровень N-NO₃ под ячменем к фазе кущения с очень низкого в контроле до очень высокого — при дозе 100 т/ га и выше. Содержание подвижного Р₂О₅ также повышалось, но значительно в меньшей степени, чем N-NO₃, подвижного К₂О находилось на очень высоком уровне. 1 т жидкой фракции бесподстилочного свиного навоза повышало концентрацию в слое 0−20 см N-NO₃ на 0,12 мг/кг, Р₂О₅ — на 0,03 мг/ кг, К₂О — на 0,15 мг/кг. В эксперименте выявлено позитивное действие навоза на содержание белка в зерне. Установлены количественные характеристики интенсивности действия 1 т навоза на урожайность ячменя и на основе этого предложена формула для расчета доз на плановую прибавку урожая.

Выявлен нормативный показатель интенсивности действия 1 т/га навоза на содержание нитратного азота, подвижных фосфора и калия, что позволяет определить дозу удобрений с учетом оптимального и фактического содержания элемента питания в почве. Выявленные зависимости и нормативы в системе «растение-почва-удобрение» делают возможным управлять питанием культуры с помощью определения доз органических удобрений расчетными методами.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Воронкова Н. А. / Биологические ресурсы и их значение в сохранении почвенного плодородия и повышении продуктивности агроценозов Западной Сибири. // Омск: Изд-во ОмГТУ, 2014. — 188 с.

2. Ермохин Ю. И., Бобренко И. А. / Применение органических удобрений в Западной Сибири: учеб. пособие. // Омск: Изд-во ФГОУ ВПО ОмГАУ, 2008. — 124 с.

3. Оптимизация применения птичьего помета под ячмень на лугово-черноземной почве южной лесостепи Западной Сибири / И. А. Бобренко [и др.] // Земледелие. — 2018. — № 7. — С. 23−25.

4. Эффективность применения жидкой фракции бесподстилочного свиного навоза под яровую пшеницу на лугово-черноземной почве / Н. В. Гоман [и др.] // Вестник Красноярского государственного аграрного университета. — 2018. — № 5 (140). — С. 51−59.

5. Учебное пособие по органическому сельскому хозяйству / сост.: И. Гомес, Л. Тивант. — Будапешт, 2017. — 116 с.

6. Мерзлая Г. Е., Щеголева И. В., Леонов М. В. / Использование свиного навоза для удобрения сельскохозяйственных культур // Перспективное свиноводство: теория и практика. — 2012. — № 6. — С. 3.

7. Ермохин Ю. И. / Управление почвенным плодородием и питанием культурных растений. — Омск: Литера, 2014. — Т. 2: Моделирование и оптимизация режима минерального питания и качества зерновых и овощных культур в условиях Западной Сибири и Северного Казахстана. — 340 с.

8. Бобренко И. А. / Оптимизация минерального питания кормовых, овощных культур и картофеля на черно- земах Западной Сибири: автореф. дис. … д-ра с.-х. наук / И. А. Бобренко. — Тюмень, 2004. — 32 с.

Shalak I.O.

Omsk State Agrarian University named after P.A. Stolypin

Keywords: barley, efficiency, fertilizers, manure, quality,

In the studies, agrochemical normative parameters were developed for the use of the liquid fraction of bedless pig manure for managing the nutrition of barley on meadow-chernozem soil in the forest-steppe of Western Siberia.

The experiments were conducted on the fields of RUSKOM-Agro LLC and the Department of Agrochemistry and Soil Science of the Federal State Budget Educational Establishment of Higher Education Omsk State Agrarian University in 2015- 2017. Barley formed a yield of 2.88 t / ha without fertilizer application, and 3.15-3.72 t / ha fertilizer application.

The most effective from the point of view of increasing yields was the use of 200 t / ha - the yield increase was 0.85 tons or 29.43%, the payback of 1 ton of manure was 4.2 kg of grain. 1 ton of the liquid fraction of litterless pig manure increases the concentration of N-NO₃ in the soil by 0.12 mg / kg, by 0.03 mg / kg Р₂О₅ and by 0.15 К₂О. Manure fertilizer had a significant effect on the protein content; the highest content was observed at a dose of 150 t / ha - 18.5% (18.0% in the control).

The quantitative characteristics of the intensity of the action of 1 ton of manure (coefficient b1) on barley yield (0.005 t / ha) were established, and on the basis of this a formula was proposed for calculating doses for a planned increase in yield. A normative indicator of the intensity of the action of 1 t / ha of manure on the content of nitrate nitrogen, mobile phosphorus and potassium was revealed, which allows predicting their accumulation in the soil and determining the dose of fertilizers taking into account the optimal and actual content of the nutrient element in the soil.