Influence of ecological and agrochemical factors on the level of soybean yield

Cover Page

Abstract


The article presents the results of studies on the effectiveness of the use of mineral and organic-mineral fertilizer systems in a long-term stationary 5-course soy-grain crop rotation depending on agro-ecological factors. The goal of research is to study the effect of long-term application of mineral (annually N42 P48 kg of active ingredient / ha of crop rotation area) and organic-mineral (annually N24 P30 kg of active ingredient + 4.8 t of manure per 1 ha of crop rotation area) fertilizer system on the productivity of soybean in crop rotation. The objects of research were mid-ripening and early-ripening soybean varieties, preceding crops - annual grasses (soy-oat mixture) and spring wheat. The preceding crops, variety and hydrothermal conditions under which soybean was grown from 1963 to 2017 were considered as agro-ecological factors. It was established that the highest yield of soybean was obtained when placing soybean crops after wheat, while by the number of years, the yield level of 1,8 – 2,0 t/ha was repeated 16 % more often than when growing soybean after annual grasses. The maximum increase in yield relative to the control (0, 17 t/ha) was formed by the long-term use of organic-mineral fertilizer system for soybean cultivated after wheat. In cold wet years, the use of organic-mineral fertilizer system ensured plant resistance to unfavorable weather conditions, stimulating an increase in the soybean yield relative to the control by 0,18 t/ha. The most responsive to fertilizer application were the mid-ripening soybean varieties: the increase in grain yield amounted to 0,03 – 0,20 t/ha relative to the control, and the realization of potential yield of the variety increased by 2–7 %.


Full Text

Рациональное использование природного биоэнергетического потенциала агроэкосистем – залог устойчивого функционирования отрасли растениеводства в системе земледелия Дальнего Востока [1,2]. При этом важным фактором служит создание благоприятных для роста и развития растений условий, в том числе обеспеченность элементами минерального питания для включения в почвенно-растительный круговорот агроценоза [3-5]. Мировой опыт показывает, что в обосновании теоретических и практических основ повышения урожая сельскохозяйственных культур важная роль отводится длительным полевым опытам с удобрениями как наиболее репрезентативным методам исследований, объединяющим во времени и пространстве действие всех факторов жизни растений [6-11]. В связи с этим эффективность применения минеральной и органо-минеральной системы удобрений изучали в длительном стационарном 5-польном соево-зерновом севообороте. Целью исследований было определение влияния длительного применения минеральной (ежегодно N42Р48 кг д.в./га севооборотной площади) и органо-минеральной (ежегодно N24Р30 кг д.в. + 4,8 т навоза/га севооборотной площади) системы удобрений на продуктивность сои в севообороте в зависимости от агроэкологических факторов.

Методика. В системе длительного стационарного 5-польного севооборота с насыщением 20% однолетними травами (соя + овес) и по 40% соей и пшеницей изучали влияние длительного применения удобрений в течение 50 лет на опытном поле Всероссийского научно-исследовательского института сои (ВНИИ сои). Схема применения удобрений включала следующие варианты: 1 – контроль без удобрений под все культуры; 2 – N42P48 (среднегодовая доза/га севооборотной площади), N210P240 (сумма за ротацию), соответственно под однолетние травы, сою, пшеницу, сою, пшеницу: N90P60, N30P60, N30P30, N30P60, N30P30; 3 –N24P30 + 4,8 т/га навоза (среднегодовая доза/га севооборотной площади), N120P150 + 24 т/га навоза (сумма за ротацию) соответственно под однолетние травы, сою, пшеницу, сою, пшеницу: N60P30 + 12 т/га навоза, N30P60, N30, P60 + 12 т/га навоза и без удобрений.

Из минеральных удобрений применяли двойной суперфосфат, аммиачную селитру и хлористый калий, из органических – полуперепревший навоз. Варианты опыта размещали систематически в 3-кратной повторности, общая  площадь делянки – 180, учетная – 72 м2. Объекты исследований: среднеспелые сорта Салют 216, Амурская 310, Янтарная, ВНИИС 1 и скороспелый Лидия. Учет урожая сои выполняли методом сплошного обмолота комбайном с учетной площади делянки.

Почва опытного участка – луговая черноземовидная среднемощная. Особенность данного типа почв заключается в том, что содержание минерального азота и подвижного фосфора очень низкое – соответственно 25-42 и 28-32 мг/кг почвы, а потенциал плодородия сравнительно высокий. Учитывая, что растения сои за счет симбиотической фиксации молекулярного азота обеспечены азотом на 80%, можно утверждать, что эффективное плодородие почвы в основном определяется величиной доступного  фосфора [12,13]. Агроэкологическими факторами были предшествующая культура, сорт сои и гидротермические условия вегетационных периодов. Статистическая обработка данных проведена с использованием пакета программ Microsoft Office и Statistica 6.0.

Результаты и обсуждение. При размещении сои после однолетних трав средняя за годы исследований урожайность в контроле была меньше на 0,07 т/га, чем при ее выращивании после пшеницы (табл. 1). В этом случае по количеству лет на уровне 1,8-2,0 т/га и более она повторялась на 16 % реже, чем после пшеницы. За первые 5 ротаций применение минеральной системы удобрений под сою, возделываемую после однолетних трав, было более эффективным. Прибавка урожая относительно контроля составила около 20%, тогда как после пшеницы, при урожайности сои в контроле 2,09 т/га эффекта от применения удобрений не получено. В период с 5 по 10 ротации севооборота, когда в результате систематического внесения повышенных норм азотно-фосфорных удобрений количество подвижного фосфора в почве увеличилось вдвое, максимальное превышение урожайности сои после пшеницы над контролем (0,17 т/га) отмечено при длительном внесении органо-минеральных удобрений. По завершении 10-й ротации величина прибавки урожая сои от применения органо-минеральной системы удобрений стабилизировалась и оставалась на уровне 0,12 т/га независимо от предшественника.

 

Табл. 1. Урожайность сои (т/га) в зависимости от предшественника, в среднем за 1963–2013 гг.

Период наблюдений

Контроль (без удобрений)

N42Р48

N24Р30 + 4,8 т навоза

Отклонение от контроля

Предшественник – соево-овсяная смесь

1–5 ротация

1,93

2,16

2,08

0,23*

0,15**

5–10 ротация

1,53

1,68

1,63

0,15

0,10

1–10 ротация

1,73

1,92

1,85

0,19

0,12

 

        Предшественник – пшеница

1–5 ротация

2,09

2,15

2,15

0,06

0,06

5–10 ротация

1,50

1,60

1,67

0,10

0,17

1–10 ротация

1,80

1,88

1,92

0,08

0,12

 * От применения N42Р48.

** От применения N24 Р30 +4,8 т навоза.

 

Несмотря на достаточное количество тепла, света и осадков, климат юга Амурской области характеризуется рядом неблагоприятных особенностей, отрицательно влияющих на рост и развитие сои [14-17]. Так, результаты опытов показали, что при количестве выпавших осадков и среднесуточной температуре в мае-сентябре, близких к среднемноголетним показателям, средняя урожайность сои составила 2,02-2,08 т/га. В этот период роста урожайности от внесения удобрений не отмечено (табл. 2).

 

Табл. 2. Урожайность (т/га) сои при длительном применении удобрений, в среднем за 1963–2017 гг.

Характеристика погодных условий, количество лет

Контроль (без удобрений)

N42Р48

N24Р30 + 4,8 т навоза

Отклонение

от контроля*

Количество выпавших осадков и среднесуточная температура  в мае-сентябре, близкие к среднемноголетним показателям – соответственно 423 мм и 16,4 ºС (12 лет)

 

 

2,02

 

 

2,05

 

 

2,08

 

 

0,03

0,05

Теплые и влажные, осадков на 50-100 мм выше нормы, температура – на 0,7-1,2 ºС  (14 лет)

 

1,73

 

1,80

 

1,80

 

0,07

0,07

Сухие и теплые, осадков на 50-100 мм ниже нормы, температура – на 0,7-1,2 ºС выше нормы (16 лет)

 

1,76

 

1,76

 

1,85

 

0

0,11

Холодные и влажные, осадков на 50–100 мм ниже нормы, температура – на 0,5-0,7 (8 лет)

 

1,44

 

1,54

 

1,62

 

0,10

0,18

*См. примечание к табл. 1.

 

В теплые годы при выпадении осадков выше и ниже нормы урожайность сои в контрольном варианте снизилась на 13–14%, а в холодные и влажные – на 30%. В холодные и влажные годы применение органо-минеральной системы удобрений способствовало ее увеличению относительно контроля на 0,18 т/га. Следовательно, наряду с предшественником, погодные условия вегетационных периодов играют важную роль в формировании повышенной урожайности сои при применении удобрений.

Данные об отзывчивости сортов сои на удобрение представлены в табл. 3. Ранее [18] мы выяснили, что на гидротермические условия и содержание подвижных форм фосфора в почве в большей степени отзываются сорта сои Соната (R=0,92), Салют 216 (R=0,86), Амурская 310 (R=0,82), в меньшей  – ВНИИС 1 (R=0,63), Янтарная (R=0,60) и Лидия (R=0,37), которые обеспечивают сравнительно высокий уровень реализации потенциала сорта. Длительное применение системы удобрений в посевах с использованием только минеральных удобрений способствовало повышению относительно контроля урожайности среднеспелых сортов сои на 0,06-0,14 т/га. При замене эквивалентно дозы  минеральных удобрений полуперепревшим навозом урожайность возрастала на 0,05-0,20 т/га. При этом показатель реализации потенциальной урожайности увеличивался по сравнению с контролем на 2-7 % у среднеспелых сортов и оставался неизменным у скороспелого сорта.

 

Табл. 3. Урожайность сои, в среднем за годы возделывания сорта

Сорт сои, количество лет возделывания

Урожайность, т/га

Реализация потенциала сорта, %

контроль (без удобрений)

N42Р48

N24Р30 + 4,8 т навоза

контроль

(без удобрений)

N42Р48

N24Р30 + 4,8 т навоза

Салют 216

(8 лет)

1,44

1,50

1,49

56

58

58

Амурская 310 (8 лет)

1,72

1,86

1,92

58

62

64

Янтарная

(9 лет)

 

2,01

 

2,10

 

2,16

 

85

 

89

 

91

ВНИИС 1

(7 лет)

 

2,04

 

2,17

 

2,24

 

70

 

74

 

77

Лидия

(10 лет)

 

2,04

 

2,04

 

2,03

 

67

 

67

 

67

Таким образом, из эколого-агрохимических факторов на урожайность зерна сои в большей мере влияют удобрения. Лучший результат получен при размещении посевов сои после пшеницы. Урожайность культуры в контроле была на 0,07 т/га выше, чем при выращивании ее после однолетних трав, при этом по количеству лет уровень 1,8-2,0 т/га повторялся на 16% чаще. Максимальная прибавка относительно контроля (0,17 т/га) получена при длительном внесении органо-минеральной системы удобрений под сою, возделываемую после пшеницы. Применение этой системы удобрений обеспечило устойчивость растений к неблагоприятным погодным условиям, особенно в холодные и влажные годы, что способствовало увеличению урожайности сои на 0,18 т/га. Наиболее отзывчивыми на внесение удобрений были среднеспелые сорта сои: прибавка урожая зерна составила 0,05-0,20 т/га относительно контроля, а  реализация потенциальной урожайности возросла на 2-7 % .

About the authors

V. T. Sinegovskaya

All-Russian Scientific Research Institute of Soybean

Author for correspondence.
Email: valsin09@gmail.com

Russian Federation, 675027, Amur region, Blagoveshchensk, Ignatievskoe shosse, 19

academician of RAS

E. T. Naumchenko

All-Russian Scientific Research Institute of Soybean

Email: valsin09@gmail.com

Russian Federation, 675027, Amur region, Blagoveshchensk, Ignatievskoe shosse, 19

candidate of agricultural sciences

References

  1. Система земледелия Амурской области: производственно-практический справочник / Под общей ре-дакцией П.В. Тихончука. – Благовещенск: Изд-во ДальГАУ, 2016. – 570 с.
  2. Синеговская В.Т., Асеева Т.А. Инновационные разработки для решения задач импортозамещения // Вестник Российской сельскохозяйственной науки. – 2018. – № 2. – С. 24–37.
  3. Делаев У.А. Эффективность возделывания сои разных экотипов на основе интенсификации симбиоти-ческой и фотосинтетической деятельности агроценозов в условиях Предкавказья: дис… д-ра с.-х. наук. – Грозный, 2012.– 397 с.
  4. Посыпанов Г.С. Соя в Подмосковье: сорта северного экотипа для Центрального Нечерноземья и техно-логия их возделывания // СОИСАФ. – М.: Изд-во РГАУ – МСХА им. К.А.Тимирязева, 2007. – 200 с.
  5. Технология и комплекс машин для производства зерновых культур и сои в Амурской области: коллек-тивная научная монография / ВНИИ сои, ДальНИИМЭСХ. – Благовещенск: Изд-во «Агромаксинформ», 2001. – 134 с.
  6. Ferreras L. Effect of organic amendments on some physical, chemical and biological properties in a horticul-tural soil // Bioresource Technology. – 2006. – V. 97. – P. 635–640.
  7. Nayak D.R. Long-term application of compost influences microbial biomass and enzyme activities in a tropical Aeric Endoaquept planted to rice under flooded condition // Soil Biology & Biochemistry. – 2007. – V. 39. – P. 1897–1906.
  8. Никитишен В.И., Личко В.И. Эффективность прямого действия и последействия длительного примене-ния удобрений на серой лесной почве // Агрохимия. – 2011. – № 1. – С.11-19.
  9. Серая Т.М., Богатырева Е.Н., Мезенцева Е.Г., Бирюкова О.М. Влияние систем удобрения на продук-тивность севооборота и изменение агрохимических показателей дерново-подзолистой легкосуглини-стой почвы // Агрохимия. – 2011. – № 11. – С. 17-24.
  10. Лазарев В.И. Отзывчивость сельскохозяйственных культур на отдельные виды минеральных удобрений и их сочетания в длительном стационарном опыте // Агрохимия. – 2017. – № 2. – С. 28–33.
  11. Кошкин Е.И. Физиология устойчивости сельскохозяйственных культур. – М: Дрофа, 2010. – 638 с.
  12. Кобозева Т.П. Научно-практические основы интродукции и эффективного возделывания сои в Нечер-ноземной зоне Российской Федерации: автореф. дис… д-ра. с.-х. наук. – Орёл, 2007. – 38 с.
  13. Посыпанов Г.С. Белковая продуктивность бобовых культур при симбиотрофном и автотрофном типах питания азотом.: автореф. дис. на соиск. учён. ст. докт. с.-х. наук. – Л., 1983. –50 с.
  14. Практикум по агрометеорологии / В.А. Сенников [и др.]. – М.:Колос, 2006. – 216 с.
  15. Степанова В.М. Биоклиматология сои. – М.: Гидрометеоиздат, 1972. – 124 с.
  16. Стёпкина Р.Н. Эффективность систематического применения удобрений в севообороте на луговых черноземовидных почвах Приамурья / Отв. ред. А.И. Каземова. – Благовещенск: Изд-во ДальГАУ, 2001. – С. 20–25.
  17. Синеговская В.Т. Посевы сои в Приамурье как фотосинтезирующие системы. – Благовещенск: Изд-во «Зея», 2005. –120 с.
  18. Наумченко Е.Т., Малашонок А.А. Агроэкологические условия формирования урожайности сои в сево-обороте // Вестник Российской сельскохозяйственной науки. – 2016. – № 6. – С. 27–29.

Statistics

Views

Abstract - 179

PDF (Russian) - 104

Cited-By


PlumX

Refbacks

  • There are currently no refbacks.

Copyright (c) 2019 Russian academy of sciences

This website uses cookies

You consent to our cookies if you continue to use our website.

About Cookies