Оптимизация питания сахарной свеклы

Текст: В. В. Никитин, д-р с.-х. наук; А. П. Карабутов, канд. с.-х. наук, ФГБНУ «ГНУ Белгородский НИИСХ»; В. И. Мельников, канд. с.-х. наук, Департамент агропромышленного комплекса Белгородской области

Во многих регионах страны в последние годы основной тенденцией в формировании погодных условий становится аридизация, для которой характерно уменьшение степени увлажнения территорий. По этой причине, а также при сравнительной оценке долевого участия климата и удобрений при выращивании различных культур все большее значение приобретает антропогенный фактор.

В результате многочисленных исследований, проведенных в разных зонах Российской Федерации, была установлена размерность факторного влияния естественно-биологических условий и потребляемых ресурсов на продуктивность агроценоза. Так, на долю погоды приходится 16–20 процентов, удобрений — 41–49 процентов, семян — 8–12 процентов, ирригации — 5–8 процентов. В Центрально-Черноземной зоне, несмотря на сравнительно высокий уровень естественного плодородия почвенного покрова, органические и минеральные подкормки все-таки обеспечивают существенную прибавку урожаев основных сельскохозяйственных культур. По этой причине для их успешного возделывания в этом регионе важно знать о происходивших в течение многих лет изменениях в объемах внесения минеральных удобрений и составе почвенных организмов на конкретной территории.

ПРОИЗВОДСТВЕННАЯ МАТРИЦА

При проведении экспериментов нередко забывается тот факт, что исследовательский полигон и производственный участок — отнюдь не одно и то же в силу ряда субъективных и объективных причин. Прежде всего, их различие заключается в несовпадении агрохимических характеристик каждого из полей, где даже при относительно одинаковом содержании подвижных форм основных макроэлементов их мобильность будет различаться по причине неодинаковой истории угодий, качества материнской породы, структуры посевных площадей и тому подобного. Никогда не следует забывать о несовпадениях в агротехнологиях возделывания сельскохозяйственных культур при проведении опыта и непосредственно на производстве. Например, промышленные туки при эксперименте распределяются максимально равномерно, часто вручную, а в условиях хозяйства — аграрными машинами, регулировка и настройка которых нередко не соответствуют нормам. В этом случае дисперсия эффективности удобрений будет значительно отличаться от наблюдаемой на опытном участке, что повлияет на конечный результат. С этой данностью нужно считаться, поэтому необходимо анализировать эффективность рекомендуемых наукой технологий при их наложении на производственную матрицу, чтобы можно было осуществить поправки с учетом местных условий.

Учитывая данные положения, специалисты ФГБНУ «ГНУ Белгородский НИИСХ» провели важные исследования, основная цель которых заключалась в анализе полувековой статистики применения удобрений и продуктивности сахарной свеклы. Кроме этого, ученые смоделировали взаимосвязь ее урожайности с уровнем почвенного плодородия, степенью химизации и погодными параметрами. С этой целью использовались данные статистических бюллетеней урожайности Федеральной службы государственной статистики по посевным площадям и объемам внесенных органических и минеральных удобрений за 54 года по Белгородской области, материалы работ Н. К. Долженко, а также сведения гидрометеорологических сводок и справочного пособия по агроклиматическому районированию данного региона.

СОДЕРЖАНИЕ ЭЛЕМЕНТОВ

Результаты проведенных исследований показали, что на протяжении последних 30 лет содержание органического вещества в пахотном слое почв области было стабильным. Данный факт можно объяснить особенностями алгоритма поведения данного гетерогенного соединения грунта. Обычно трансформируемый углерод в почве колеблется в зависимости от способа землепользования и является объектом контроля и предметом стабилизации уровня содержания гумуса. При этом его минимальная концентрация определяется расчетным методом по гранулометрическому составу и примерно равна степени накопления гумуса на участках, не получающих подкормки в течение 15 лет. Для каждого типа почвы существует максимальный уровень объема гумуса. Его невозможно повысить никакими дозами навоза, поскольку, чем выше С_транс., тем сильнее проходят минерализационные процессы. Следовательно, расчет, связанный с органическим веществом, потребовал от специалистов обязательного учета по меньшей мере двух фракций: инертной, преимущественно определяемой гранулометрическим составом, и трансформируемой, которая испытывает влияние антропогенных приемов сельскохозяйственного использования пашни.

Табл. 1. Динамика средневзвешенного содержания гумуса, гидролизуемого азота и подвижных форм фосфора калия (1964–2014 годы)

Исследования также показали, что содержание в почве региона гидролизуемого азота, рекомендуемого для диагностических целей, практически не менялось на протяжении многих лет, так как данная форма этого элемента извлекается из грунта довольно сильным реагентом, и поэтому консервативна по определению. В то же время концентрация подвижных форм фосфора и калия за 50 лет наблюдений существенно увеличилась. Причем если фосфорные удобрения вносились с избытком по отношению к объему их выноса с получаемыми урожаями, то по второму элементу данный баланс в целом был отрицательным. По этой причине возрастание количества кислоторастворимого фосфора было обусловлено большим количеством его валовой формы и последующей трансформацией.

ДОЛЕВОЕ УЧАСТИЕ

Наряду с этим специалистами отмечалась тенденция аридизации климата Белгородской области. Так, за последние 50 лет количество осадков в этом регионе за календарный год сократилось, а сумма положительных температур — возросла. Аналогичная ситуация прослеживалась при группировке этих ресурсов по циклам. В соответствии с уравнением регрессии был составлен прогноз, согласно которому следует ожидать дальнейшего уменьшения гидротермического коэффициента. Однако временная динамика подвижных форм макроэлементов и органического вещества, несмотря на их незначительную амплитуду, оказалась положительной. По этой причине прогноз содержания макроэлементов и гумуса в почве региона, рассчитанный по квадратичному уравнению, предполагает, что степень накопления последнего вещества продолжит увеличиваться по экспоненте, а концентрация гидролизуемого азота уже достигла своего верхнего предела. При этом количество подвижного фосфора также будет довольно существенно возрастать, а колебания содержания калия станут менее заметными.

Рис. 1 и 2. Прогнозное поведение питательных веществ в почвах области  

Среди элементов питания минеральных удобрений наибольшее долевое участие в формировании урожайности сахарной свеклы в течение последних 10 лет принадлежало азоту. На втором месте располагался фосфор, а после него находился калий. При этом фактор влияния фосфора был отрицательным, что можно объяснить превышением почвенного фосфатного фона в 2–3 раза по сравнению с исходным. Помимо этого, специалистами была определена положительная роль органических удобрений в росте продуктивности сахарной свеклы. Хотя воздействие промышленных подкормок на повышение данного показателя значительно превосходит степень влияния навоза, в последнее время прослеживается четкая тенденция увеличения количества вносимых органических добавок.

Рис. 3 и 4. Долевое участие факторов в формировании продуктивности сахарной свеклы, 2004–2014 годы

МОДЕРНИЗИРОВАТЬ СИСТЕМУ

Влияние минеральных удобрений на урожайность сахарной свеклы бесспорно, о чем свидетельствует их доля в ее формировании по сравнению даже с таким важным климатическим показателем, как гидротермический коэффициент за вегетационный период, в значительной мере определяющий продуктивность растениеводства в степной зоне.

В ходе исследований статистический анализ производственного массива подтвердил результативность использования математического аппарата при определении подходящих доз минеральных добавок под сахарную свеклу. При этом оптимизация корневого питания позволила значительно улучшить экономические критерии. Так, при фактической системе удобрений была получена мизерная прибавка урожая корнеплодов в 9,5 т/га, а при ее оптимизации данный показатель увеличился до 29,8 т/га. Полученные результаты согласуются со структурой долевого участия питательных веществ в формировании продуктивности свеклы. Если азот повышает ее в пределах всей выборки, а калий после 100 кг/га оказывается уже неэффективным, то фосфорные подкормки в подобной ситуации при увеличении дозы приводят к снижению урожайности. Таким образом, с учетом оптимизации системы удобрений меняется состав промышленных добавок для этой культуры: усиливается роль азота, в незначительной степени повышается значимость калия, а необходимость в фосфоре уменьшается. То есть при фактически сложившейся технологии соотношение N:P:K составляет 1:0,6:0,6, а при оптимизированной — 1:0,3:0,8.

Рис. 5 и 6. Эффективность минеральных удобрений на сахарной свекле при использовании в течение восьми лет

В показатели экономической эффективности химизации земледелия существенные коррективы вносит рыночная цена заводских удобрений. Азот при сложившемся уровне плодородия при увеличении средней дозы с 80 до 160 кг/га повышает чистый доход на 29 процентов, зато снижает окупаемость единицы туков в два раза. По этой причине при планировании норм азотных добавок следует соблюдать принцип конвергентности. Согласно ему, для приближения условно чистого дохода и окупаемости удобрений к оптимальным значениям фосфор достаточно вносить в количестве не более 40 кг/га, а калий — в объеме 80 кг/га.

Рис. 7 и 8. Доли N, P, K в удобрительной смеси (% к сумме) и соотношения N:P:K в минеральных удобрениях на сахарной свекле

ОБОБЩИТЬ РЕЗУЛЬТАТЫ

Таким образом, проведенные специалистами ФГБНУ «ГНУ Белгородский НИИСХ» исследования позволили установить, что почвенное плодородие в регионе в течение последних десятилетий претерпело некоторые изменения. Так, содержание органического вещества стабилизировалось на оптимальном уровне, присущем генетической природе черноземов и сложившейся системе земледелия, концентрация подвижного фосфора возросла в 2,5 раза, калия — в 1,4 раза, несмотря на отрицательный баланс данного элемента. При этом было установлено, что наиболее сильное влияние на продуктивность сахарной свеклы оказывали азотные минеральные удобрения, затем калийные, а воздействие фосфорных оказалось наименьшим. Роль органических добавок была еще менее заметной, однако ее существенность можно оценить пятипроцентным уровнем значимости. Сравнительная оценка климатических ресурсов за 50 лет свидетельствует о начавшейся аридизации климата в Белгородской области — уменьшении количества атмосферных осадков, повышении среднегодовой температуры и как следствие — снижении гидротермического коэффициента за вегетационный период. При этом агрогенные ресурсы оказались более эффективными при формировании урожая, нежели климатические, а минеральные удобрения по долевому участию в увеличении продуктивности сахарной свеклы значительно превосходили навоз. Результаты исследований позволили прийти к заключению, что в существующих почвенно-климатических условиях для повышения урожайности этой культуры в 2–3 раза, суммы чистого дохода — в 3–4 раза, окупаемости единицы питательных веществ удобрений — более чем в пять раз необходимо осуществлять оптимизацию уровня удобренности и состава туков. Подходящим может быть соотношение N:P:K, равное 1:0,3:0,8.

Рис. 9, 10 и 11. Оптимизация минерального питания сахарной свеклы, проводимая в течение восьми лет