ОТ ДЛИТЕЛЬНОГО ОПЫТА СШ 5 К ДЛИТЕЛЬНОМУ ОПЫТУ СШ 5 М: ИЗМЕНЕНИЯ АГРОХИМИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ПОЧВЫ И КАЧЕСТВО ПРОДУКЦИИ

От длительного опыта СШ 5 к длительному опыту СШ 5 М: Изменения агрохимических свойств почвы и качество продукции

Кузина Наталья Владимировна

кандидат филологических наук

канд. филол. наук, доцент, ведущей научный сотрудник ФГБОУДПО«Российская медицинская

академия непрерывного профессионального образования»

Буимна Лидия Михайловна

заведующей лабораторией, ФГБУ Химцентр "Московский" 127550, Россия, Московская область, г. Москва, уп. Прянишникова, 31а, оф. 207

ЕЗ ilya.vladimirovich89@yandex.ru

Вигилянская Александра Олеговна

ведущей агрохимик, ФГБУ Химцентр "Московский" 127550, Россия, Московская область, г. Москва, уп. Прянишникова, 31а, оф. 226

ЕЗ ilya.vladimirovich89@yandex.ru

Тованчев Илья Владимирович

заведующей лабораторией, аспирант, ФГБУ Химцентр "Московский" 127550, Россия, Московская область, г. Москва, уп. Прянишникова, 31а, оф. 301

И ilya.vladimirovich89@yandex.ru

Лапуикина Анастасия Андреевна

главный агрохимик, аспирант, ФГБУ Химцентр "Московский" 127550, Россия, Московская область, г. Москва, уп. Прянишникова, 31а, оф. 226

И ilya.vladimirovich89@yandex.ru Кузина Лидия Борисовна

выпускница магистратуры, кафедра агрохимии и биохимии растений, ФГБОУ ВО Мзсковский

государственный университет имени МВЛомоносова

ЕЗ kuiibo.kavai@yandex.ru

Орлова Наталья Леонидовна

ведущей агрохимик, ФГБУ Химцентр "Московский"

ЕЗ ¡lya.vladimirovich89@yandex.ru

Забугина Татьяна Митрофановна

кандидат сельскоюзяйственных наук старшей научный сотрудник, отдел длительных полевых опытов ФГБНУ ВНИИАим. ДН.Прянишникова 127550, Россия, Мзсковская область, г. Мзсква, ул. Прянишникова, 31 а, оф. 417

ЕЗ shish_tan@maii.ru Коваленко Анатолий Александрович

кандидат сельскоюзяйственных наук ведущей научный сотрудник, отдел длительных полевых опытов ФГБНУ ВНИИАим. ДН.Прянишникова 127550, Россия, Московская область, г. Москва, уп. Прянишникова, 31а, оф. 417

И kovaihud@maii.ru Ефимов Олег Евгеньевич

кандидат сельскоюзяйственных наук

доцент, кафедра почвоведения, геологии и ландшафговедения, ФГБОУ ВО Российский аграрный

университет-МСХАим. КАТимирязева

ЕЗ efimowoe@gmaii.com

Романенков Владимир Аркадьевич

доктор биологических наук

профессор РАН, заведующей кафедрой агрохимии и биохимии растений факультета почвоведения, ФГБОУ ВО Мзсковский государственный университет им. МВЛомоносова

И iiya.viadimirovich89@yandex.ru

Статья из рубрики "Землеустройство, кадастр и мониторинг земель"

Аннотация.

Рассматриваются история и изменения некоторых агрохимических свойств почвы, а также показатели качества продукции и урожайности при переходе от опыта "Стационар Шебанцево № 5" к модифицированному опыту "Стационар Шебанцево модифицированный № 5". Отбор проб производился для почвы - в 1992, 2004, 2011, 2014, 2016, 2017 гг., для растительной продукции - в 2013, 2016, 2017 гг. Для реализации цели исследования необходимо было изучить взаимосвязи агрохимических свойств почвы, показателей качества продукции и урожайности, а также содержания некоторых микроэоементов в сырье. Были использованы инструментальные лабораторные ((инфракрасная спектрометрия, атомноабсорбционная фотометрия, пламенная спектрофотометрия) и статистические методы анализа (пакет Б1а11511са 13.3). Анализ архивных образцов почвы и растительного сырья, предоставленных отделом длительных оптытов ВНИИА имени Д.Н.Прянишникова, полученных в процессе изучения

последействия высоких доз органо-минеральной системы удобрения и после возобновления длительного полевого опыта (с продолжающимся изучением последействия и возобновлением внесения минеральных удобрений) позволил очертить динамику изменений разных агрохимических показателей почвы и динамику изменения показателей качества продукции и урожайности (на примере пщеницы озимой, ячменя и многолетних трав в опыте "Стационар Шебанцево модифицированный, № 5").

Дата направления в редакцию:

Дата рецензирования:

Дата публикации:

Актуальность и проблематика исследования. Изменения почвы являются длительными и многофакторными процессами, протекающими неоднонаправленно и могут быть обнаружены только при длительном наблюдении. Для их описания подходит в случае изучения изменений под влиянием окультуривания почв и длительного внесения разных доз удобрений, а также для изучения последействия, только материал, который дает длительный полевой опыт [1 - 75]. Материалы образцов Географической сети опытов с удобрениями и другими агрохимическими средствами, созданной более 60 лет назад по инициативе Д.Н. Прянишникова, в данном случае является наиболее ценным для изучения, так как обеспечивает выборки образцов почвы и растительного сырья, разнесенных во времени П, 5, 8, 14, 22, 28, 29, 46 - 51, 56 - 61, 64-68, 72 - 73 и др.1

Материалом исследования была база почвенных и растительных образцов, собранных коллективом станции в рамках длительного полевого опыта СШ 5 (1964-1992 гг.), изучение последействия с 1993 по 2011 гг., длительного модифицированного полевого опыта СШ 5 М (2011 - 2018 гг.) ЦОС НИИ удобрений и агропочвоведения (ЦОС ВИУА) ныне - Отдел длительных опытов ВНИИА (ул. Агрохимиков в составе микрорайона Барыбино), Домодедовский район, Московская область, закладки 1964-66 гг., дер. Шебанцево, стационар № 5) на фоне внесения возрастающих доз минеральных удобрений, органических удобрений и системы органо-минерального удобрения в течение 7 ротаций (28 лет), последействия (18 лет), модифицированного опыта с экстенсивной/ интенсивной моделью внесения минеральных удобрений (6 лет).

Агрохимическая характеристика почвы опытного участка СШ 5 до закладки опыта (0-20 см): рНКС1 - 4,3; Нг - 5,2 мг-экв /100 г почвы; Б - 8,3 мг-экв /100г почвы; гумус -1,59%; Р205подв. - б,б мг/ 100 г почвы; К20обм. - 15, 0 мг /100г почвы. Число полей в натуре в опыте - 3, число повторностей вариантов в опыте - 4, расположение вариантов в повторениях - систематическое. Тип севооборота - зернопропашной. Число культур в севообороте (с включением паров) - 4. Чередование культур в севообороте (до 1992 г.): картофель ранний; озимая пшеница; свекла кормовая; яровой ячмень. Площадь посевных делянок - 162 м2. Общая площадь, занятая опытом, - 4,8 га. Приведем характеристики почвы на начало опыта.

Таблица - 1. Агрохимические показатели почвы ЦОС ВИУА СШ 5 1964 г.

Показатели Значения

pHKCI 3,4

Гумус (по Тюрину), % 1,59

мг/100 г почвы Р205 б,б

К20 15,0

мг-экв/ 100 г почвы Нг 5,2

V, % 61,5

Варианты опыта СШ 5 по ротациям отражены в нижеследующей таблице. В настоящей работе анализировались варианты №1, 2, 5, б, 7, 9, выделенные в таблице с помощью курсива и подчеркивания.

Таблица - 2. Варианты полевого опыта СШ 5 по ротациям, 1964 -1992 гг. ЦОС ВИУА

Стационар Шебанцево № 5

№ вар-та I и II ротации III, IV, первая половина V ротации Вторая половина V ротации

Доза удобрений Доза удобрений Доза удобрений

б навоз + 1 1\\11Р1К1 (Ы эквив.навозу) навоз 2 дозы + 1 (NPK) навоз 2 дозы + 1 (МРК)

пропашные М

(под (под урожай

пропашные) пропашные)

В процессе проведения опыта проводилась корректировка доз удобрений.

Так, по данным отчетов ЦОС, в 1992 гг. было внесено следующее количество кг на гектар минеральных удобрений.

Таблица - 3. Дозы внесения удобрений в опыте С1±1 5 (кг/га)

№ варианта N Р 2 О 5 К 2 О

Для данного периода велся учет почвенных и растительных образцов: почвенных, отобранных 1 раз за ротацию (в 4 года), растительных - 1 раз в год. Почвенные образцы отбирались поделяночно с 4-х повторений для горизонта 0-20 см и с 2-х повторений (I и III) - для горизонта 20-40 см перед закладкой опыта и по окончании каждой ротации севооборота. В отделе длительных опытов ВНИИА имеются образцы почвы, взятые по окончании VII ротации севооборота (конец прямого действия удобрений) в 1992-1994 годах и по окончании I ротации севооборота последействия удобрений в 1996-1998 годах.

Имеются ежегодные отчеты, рабочие тетради опыта и итоговые отчеты согласно Госзадания НИР в ЦОС ВНИИА. Так, за первые годы изучения последействия имеются следующие наблюдения: «Анализ обобщенных за 8 лет произведения опыта данных показал несущественное преимущество навозно-минеральной системы удобрения над минеральной на высоком уровне применения удобрений 3 и 4 ЫРК ( + 2, 0-2, 3 ц/га з.е. в год при достоверном различии 3, 2 ц га. Делаем вывод о преимуществе в целом органно-минеральной системы удобрения над минеральной, оптимальным в условиях опыта является вариант Н + 2 ЫРК, в котором ЫРК органического удобрения составляет 1/3 от общей дозы внесенного удобрения, а уровень применения органических удобрений обеспечивает достоверную прибавку урожая к предыдущему уровню органно-минеральной системы удобрения Н + 1 ЫРК (+8 ц/га з.е. ежегодно) и эффективней

эквивалентного по ЫРК варианта минеральной системы удобрения»-^^—^—121. Как отмечают кураторы опыта в отчетах ЦОС, «проводимое последние два года изучение последействия вносимых в течение 10 лет удобрений показывает резкое затухание последействия минеральных удобрений и стабильное последействие на вариантах органно-минеральной системы удобрений. Это позволяет надеяться на получение существенного преимущества органно-минеральной системы над минеральной по итогам 32 лет проведения опыта. Анализ воздействия изучаемых систем удобрения на почвенное плодородие показал, что органические удобрения оказывают положительное влияние на кислотные свойства почвы и содержание гумуса. <...> как на вариантах минеральной, так и навозно-минеральной системы удобрения с увеличением доз внесения минеральных удобрений кислотность повышается, но в блоке вариантов навозно-минеральной системы удобрения она несколько ниже. Органно-минеральная система удобрения обеспечивает положительный баланс гумуса, причем с повышением уровня удобренности прирост содержания гумуса возрастает. На вариантах минеральной системы удобрения отмечен отрицательный баланс гумуса, наиболее сильный на первой дозе ЫРК, где значительная часть урожая создается за счет разрушения гумуса. На этом варианте имеется также и отрицательный баланс азота. Повышение доз внесения минеральных удобрений несколько сокращает потери гумуса, но не устраняет их

полностью» Г76, с& 191. При этом «наличие многолетних бобовых трав в севообороте оказывает положительное влияние на накопление гумуса в почве и, если не устраняет полностью, то значительно снижает негативное влияние минеральных удобрений на содержание гумуса <...> В плодосменном севообороте положительный баланс гумуса отмечен уже при внесении минеральных доз органических удобрений (около 7 т га в год навоза или соломы), а в зернопропашных севооборотах прирост содержания гумуса (и менее значительный) наблюдается лишь при внесении 14 - 18 т га и более органических удобрений.. Все системы удобрения оказывают примерно во всех севооборотах равное положительное влияние на содержание подвижного фосфора в почве. Однако в

динамике калия в разных севооборотах имеются некоторые различия» Г76, С1 191.

При этом, «если в интенсивных зерно-пропашных севооборотах наблюдается небольшой (0, 1 - 1, 4 мг/100 гр) положительный баланс содержания калия на всех удобренных вариантах опыта, то в плодосменном видимо за счет выноса многолетними травами, небольшой (0, 2 - 1, 1 кг/100 гр) отрицательный баланс. .. положительной экологической роли органических удобрений, способствующих снижению накопления

нитратного азота в почве и нитратов в продукции» Г76, С1 231. Как отмечают авторы, «таким образом, наиболее эффективной и экологически безопасной является, на наш взгляд, органно-минеральная система удобрения (совместное в севообороте внесение органических и минеральных удобрений), содержащая 25 - 30 процентов питательных веществ в форме органических удобрений, обеспечивающая ежегодное поступление в

почву органических удобрений около 10 т га и полное восполнение выноса фосфора и калия урожаем с.х.культур» Р6, с. 231

С середины 2000-х гг. (2006 г.) на опытном поле произрастали вырождающиеся многолетние травы. Имеются тщательно сохраняемые образцы почвы по вариантам и по горизонтам опытного поля № 1 2004 года и опытного поля № 2 2005 года.

С 2011 года в ЦОС был заложен модифицированный длительный опыт CLU 5 М (возобновлено внесение удобрений на выделенных частях каждой из делянок органо-минеральной части каждого из имеющихся трех полей).

Приведем сведения об изменении некоторых агрохимических свойств почвы на начало опыта CLU 5 М по данным куратора опыта CLU 5, вед.н.с. ЦОС, канд. с.-х.н. В.Ф.Ефремова.

Таблица - 4. Изменение кислотности (pHKCI) почвы по вариантам опыта CLU 5

Вариант Исходное 1964 г.* Через 28 лет 1992 г.* Через 19 лет последействия 2011 г.

Контроль 4,2 6,1 5,9

Навоз 50т/га-фон Н 4,3 6,2 5,6

H + NPK экв. вар. 2 4,2 6,2 5,6

H+2NPK - - 5,8

H+3NPK 4,3 6,0 5,7

NPK-фон М экв. Вар. 2 4,2 6,1 5,8

M + NPK 4,2 5,9 5,8

M+2NPK 4,2 5,9 5,7

M+3NPK 4,2 5,8 5,5

* по данным В.Ф. Ефремова.

Таблица - 5. Содержание органического углерода (Сорг) в почве в зависимости от систем удобрения (по вариантам С1±1 5)

Вариант Исходное 1964 г.* Через 28 лет 1992 г.* Через 19 лет последействия 2011 г. Баланс углерода

ДС1** ДС2***

Контроль 0,92 0,74 0,78 -0,18 + 0,04

Навоз 50т/га-фон Н 0,90 0,87 0,91 -0,03 + 0,04

H + NPK экв. вар. 2 0,91 0,93 0,95 + 0,02 + 0,02

H+2NPK 0,87 0,97 0,93 + 0,10 -0,04

H+3NPK 0,94 0,99 0,91 + 0,05 -0,03

NPK-фон М экв. вар. 2 0,95 0,74 0,71 -0,21 -0,03

M + NPK П Q^i П ЯП П 7? -П 1 я -П ПЙ

М+2ЫРК 0,94 0,82 0,72 -0,12 -0,10

М+ЗЫРК 0,95 0,84 0,70 -0,11 -0,14

НСР0,5 - - 0,03 - * по данным В.Ф. Ефремова (Отдел длительных опытов ВНИИА).

Соответственно, данные указывают на подкисление почвы от 1964 к 1992 году, а затем небольшое снижение показателей кислотности в годы последействия к 2011 г. - к укладке нового опыта. Также отмечается снижение баланса углерода от 19964 к 1992 и колебания баланса углерода от 1992 к 2011 гг. (с ростом на вариантах изучения последействия доз органо-минеральных удобрений).

Севооборот опыта С1±1 5 М с 2011 года составляют: озимая пшеница - многолетние травы (3 г.) - озимая пшеница - ячмень. Удобрения - интенсивная и экстенсивная (контроль) модель. С 2011 года в трехпольном севообороте находится пшеница озимая Московская 39, ячмень (2017) Владимирский (ранее, до 2011 гг. - ячмень Носовский 9), многолетние травы (немецкая смесь: ежа сборная, овсяница луговая, тимофеевка луговая, клевер красный, люцерна гибридная/синяя/серповидная).

Каждое из трех полей (в настоящей работе изучались варианты №№ 1-9 полей № 1 -2) в опыте С111 5 М, как и ранее, состоит из двух фрагментов - органо-минеральный фрагмент (1-я - 9-я делянки) и минеральный фрагмент (делянки 10 и далее, на нем культивировалась бессменная кукуруза).

Приведем универсальную схему каждого из полей заложенного в 2011 г. опыта С1±1 5 М. Таблица - б. Схема полевого опыта 2011 - 2017 гг. ЦОС ВНИУА (ФГБНИУ ВНИИА)

Части делянок (вариантов) с

интенсивной/ экстенсивной моделью внесения удобрений в опыте СШ 5 М

№ вариантов опыта СШ 5 м в новом опыте по повторностям

Органо-минеральная часть поля с четырехлетним севооборотом

Л Севооборот без удобрений

б Севооборот с удобрениями

Севооборот без удобрений

Минеральная часть поля с бессменной кукурузой

Каждый вариант был разделен на две подварианта: с удобрением (интенсивная модель

внесения удобрений), без удобрений (экстенсивная модель). Размеры подвариантов каждой делянки: с удобрением - 14 м X 54 м; без удобрений - 13 м X 54 м. В каждом случае при внесении удобрений на каждом варианте (с удобрением) вносились одинаковые дозы, вне зависимости от номера варианта и последействия. Проводилось внесение под посев и две подкормки весной в конце апреля и в мае в случае пшеницы озимой, внесение под посев в случае ячменя, внесение под посев и по второму укосу для многолетних трав. При экстенсивной модели на частях вариантов внесение удобрений не производилось.

Так, согласно записям в рабочих тетрадях ЦОС (отдела длительных опытов ВНИИА), было внесено под культуры (внесение под посев и две подкормки весной - в случае пшеницы озимой, внесение под посев многолетних трав - с учетом трех лет бытования, внесение под посев ячменя весной):

Пробы почвы собирались при закладке опыта в 2011 году в конце вегетации, в 2012 году перед посевом, в 2013, 2016, 2017 гг. в конце вегетации. Пробы растительного сырья (пшеница озимая, многолетние травы, ячмень) с органо-минеральной частей полей собирались в 2013 (пшеница озимая, многолетние травы), 2014-2015 (многолетние травы), 2016 (многолетние травы, пшеница озимая), 2017 гг. (ячмень, пшеница озима, многолетние травы). Имеются также пробы кукурузы (стебли, солома и др.) с минеральной части поля. Солома для зерновых культур органо-минеральной части полей утрачена в силу естественных причин.

Имеются цельные образцы продукции и размолы многолетних трав, а также зерно двух способов сбора («снопы», «бункер» - из емкости зерноуборочного комбайна).

Приведем данные о севообороте в опыте СШ 5 М.

Таблица - 7. Культуры на полях №№ 1, 2 в опыте СШ 5 М с 2011 по 2018 год на органо-минеральном фрагменте поля (делянки №№ 1- 9)

Год Поле 1, (варианты 1-9) Поле 2, (варианты 1-9)

С 2011 года на каждом из трех полей опыта в вариантах с № 1 по № 9 (то есть часть поля с ранее вносившимися органо-минеральными и органическими удобрениями в высоких дозах, в отличие от второй части полей - с делянок от № 10, с вносимыми ранее высокими дозами минеральных удобрений), а теперь имеющимся пятилетним севооборотом (многолетние травы-ячмень-пшеница озимая), а также на вариантах № 10-19 с бессменной кукурузой в опыте СШ 5 М, каждый вариант разделен на две части - с экстенсивной и интенсивной моделью внесения удобрений. В данной работе рассматриваются только образцы продукции и почвы с полей №№ 1-2, вариантов № 1- 9 (выборочно). Приведем описание доз последействия и частей с интенсивной моделью внесения удобрений на исследуемых вариантах полей № 1 - 2. Исследуемые варианты выделены курсивом и подчеркиванием.

Таблица - 8. Исследуемые части делянок (актуальный фон - с удобрением, без удобрения)

Номера Часть поля 1 и поля 2 с ранее вносимыми органоделянок минеральными удобрениям согласно опыту СШ 5,

опытов СШ 5 участвующая в модифицированном опыте СШ 5 М

и СШ 5 М (распределение актуальных фонов удобрений).

Часть делянки без Часть делянки с

удобрения (13X64) уд о б р е н и е м (14X64) в

изучение последействия совокупности (под пшеницу

от доз удобрений опыта озимую) N90 Р90 К90

С111 5 (дозы указаны в ячейке делянки (совокупное внесение под посев и две подкормки весной), с учетом последействия от доз удобрений опыта С1±1 5

б 100 т навоза на га + 1 N90 Р90 К90

Имеются в Отделе длительных опытов ФГБНИУ ВНИИА все табличные данные об урожайности культур по вариантам опыта с учетом повторностей, средние, прибавки к контролю, где имеется - данные по количеству соломы на соответствующих полях, а также данные о температуре и осадках в вегетационный период за данные годы в сопоставлении со среднемноголетними данными. Однако из всех указанных сведений по растительной продукции, ее образцы имеются только для 2013 - 2017 гг.

Объектом исследования послужили образцы почвы (42 пробы б сроков отбора, архив Отдела длительных опытов ВНИИА): почвенные пробы полей №№ 1-2, органо-минеральной части, делянки №№ 1-9, актуальный фон - с/у (Ы 90 Р 90 К 90), б/у -последействие доз опыта С111 5 на делянке: контроль - вариант 1, навоз 1 доза (50 т/га) - вариант 2, навоз 1 доза + 3 (ЫРК) - вариант 5, навоз 2 дозы + 1 (ЫРК) - вариант б, навоз 2 дозы + 3 (ЫРК) - вариант 7, навоз 2 дозы- вариант 9.

Сроки отбора: последействие удобрений (1992 г., варианты №№ 1, 2, б, 7, 9, 2004 г. -варианты №№ 1, 2, 5, б, 7, 9), исходные (2011 г. - варианты №№ 1, 2, 5, б, 7, 9) при закладке С1±1 5М и образцы почвы, отобранные в течение опыта (2014 г - поле 1, варианты №№ 1, 2, 5, б, 7, 9; 2016 г.- поле 1, варианты №№ 1, 2, 5, 7, 9 (с интенсивной - N 90 Р 90 К 90) и с экстенсивной (изучение последействия) моделью внесения удобрений), повторности II; 2017 г. - поле 2, варианты №№ 1, 2, 5, б, 7, 9 (с интенсивной - N 90 Р 90 К 90) и с экстенсивной (изучение последействия) моделью внесения удобрений), повторности II.

Растительные образцы отбирались для урожая с интенсивной и экстенсивной моделью внесения удобрений: 2013 г (поле 2, пшеница озимая, варианты № 1, 2, 5, б, 7, 9; поле 1, многолетние травы, имеющиеся в наличии образцы - варианты № 1, 2, б, 7, 8), 2016 г. (поле 1, пшеница озимая, варианты № 1, 2, 5, 7, 9, повторность II; поле 2, многолетние травы, варианты № 1, 5, 7, 9, повторность II), 2017 г. (поле 2, пшеница озимая, варианты № 1, 2, 5, б, 7, 9, повторность II; поле 1, ячмень, варианты № 1, 2, 5, б, 7, 9, повторность II).

Варианты опыта С1±1 5 М для отбора в вегетационный период 2013, 2016, 2017 гг. (поле

№№ 1-2): севооборот (ячмень, многолетние травы, озимая пшеница), интенсивная (Ы90Р90К90) и экстенсивная системы удобрения (без удобрений); сопряженный отбор почвенных и растительных проб в конце вегетации (по 4 образца с/у, б/у с 4-х делянок, повторность II (поле 1) в 2016 г., по б образцов с/у, б/у с б-ти делянок, повторность II, в 2017 г.).

Предмет исследования: агрохимические свойства почвенных образцов, содержание разных форм Си, в почвенных образцах в связи с эффектом последействия в длительном опыте и на фоне интенсивной системы внесения удобрений; показатели качества продукции, урожайности и содержания Си, в растительной продукции в соотнесении с агрохимическими свойствами почвы (в том числе в связи с последействием) и содержанием в ней подвижных форм Си,

В почвенных образцах определялись: основные агрохимические показатели: рН, гидролитическая кислотность, содержание органического вещества, подвижный фосфор (Р205) и калий (К20), а также содержание Си, валовая форма, обменная форма, специфически-сорбированная форма, комлексная форма.

Химический анализ всех растительных образцов производился методом инфракрасной спектрометрии на влагу в продукции, жир (экстрагированный и гидролизованный), белок (протеин), зольность, клетчатку, крахмал, дисахариды, методом пламенной фотометрии -на валовое содержание в растительной продукции и Си и др. Для многолетних трав определялись при возможности и дополнительные показатели - Р205, К20, 1\\1, кислоты (молочная, щавелевая) в продукции и др.

Учитывалась урожайность в пересчете на абсолютное сухое вещество по вариантам опыта.

Использовались инструментальные лабораторные методы исследования и обработка полученных результатов с помощью элементарной и математической статистики.

Исследование почвы

Анализ основных агрохимических показателей почвы:

Анализ форм меди и цинка в почве:

Исследование растительных образцов

Показатели качества растительной продукции определялись на инфракрасном спектрометре, с учетом следующих ГОСТ:

Содержание Си, 2п в растительной продукции определялось методом пламенной фотометрии с учетом ГОСТ:

Оборудование и реактивы:

Метод И K-спектроскопии использовался для анализа качества продукции (зерна пшеницы озимой и ячменя; многолетних трав) - жир экстрагированный, гидрализованный; влага; белок; клетчатка; зола; дисахариды; крахмал; измерение общего азота, подвижных калия, фосфора и некоторых иных показателей (для многолетних трав). Анализ качества растительной продукции осуществлялся на приборе UNITY SpectraStar XL.

Исследование вытяжек почвы на содержание разных форм меди и цинка проводилось при помощи атомно-абсорбционного метода (Двухлучевой атомно-абсорбционный спектрометр SHIMADZU EUROPA АА-7000; АСС Квант 2 AT). Исследование содержани меди и цинка в растительных пробах - методом пламенной фотоспектрометрии. Анализ агрохимических свойств почвенныхобразцов производится на рН-метре стационарном Hanna, спектрофотометре КФК-ЗКМ.

Данные по агрохимическим свойствам почвы и содержанию Си, Zn, а также по качеству растительного сырья получены на аппаратуре и оборудовании ФГБУ Химцентр «Московский», данные по содержанию Си, Zn в растительном сырье - в Испытательном центре ФГБОУ ВО МСХА им. К.А. Тимирязева.

Использовался метод статистического испытания

Обработка результатов проводилась в табличном процессоре Microsoft Office 365 Exel (вычисление средних, ошибки среднего, дисперсии, стандартного отклонения, коэффициента вариации, наименьшей существенной разница, относительного содержания форм Си, Zn; построение гистограмм), а также в пакете программы STATISTICA 13.3. (статистическая обработка - корреляционный анализ, непараметрическая статистика)

С помощью пакета STATISTICA была осуществлена проверка полученных при помощи инструментальных лабораторных и химических методов анализа рядов величин на нормальность распределения.

Так, за пределы нормального распределения для образцов почвы, например, выходят значения переменных pH, гумус, Р205, К20, значения форм Си и Zn. Следовательно, методы параметрической статистики для исследования использованы нами быть не могли. В силу этого реализовывалась процедура статистической обработки корреляционный анализ, построение корреляционных матриц и графиков для непараметрической статистики и критерий Спирмена.

В процессе исследования необходимо было описать общие изменения агрохимических свойств почвы, происходящей вследствие последействия внесения высоких доз органоминеральной системы удобрений, а затем - используемой в опыте СШ 5 М экстенсивной и интенсивной модели внесения удобрений на фоне последействия.

На базе ФГБУ Химцентр «Московский» были проанализированы данные по 36 почвенным пробам 1992, 2004, 2011, 2016, 2017 гг. в части агрохимических свойств, а именно рН, гидролитической кислотности, количество органического вещества (гумуса), подвижного фосфора (Р205), подвижного калия (К20).

Для анализа рН, Нг использовались навески 20 гр, для анализа подвижного фосфора и калия - навеска 10 гр. При анализе на органическое вещество использовалась навеска просеянной почвы 0, 3 гр. Методы анализа - согласно ГОСТ.

Для анализы были отобраны пробы с делянок, в 1960-1080-е гг. в опыте СШ 5 имевшие наиболее контрастный фон внесения удобрений, а именно - контроль, одна доза (50 Т/ га) навоза, две дозы навоза и навоз в сочетании с разным количеством доз ЫРК (от 1-й до 3-х), а на 2016-2017 гг. - как отсутствие (экстенсивная модель, 0), так и наличие актуального фона внесения удобрений (интенсивная модель, N 90 Р 90 К 90) при выполнении предшествующего условия по фонам делянок в опыте СШ 5.

Приведем некоторые результаты анализа проб почвы в виде таблиц.

Таблица - 9. Пробы почвы 1992 -2017 гг. Агрохимические показатели, изучение последействия, экстенсивная система внесения удобрений, поля № 1-2.

год № поля № вар-та Доза последействия РН Нг Гумус Р205 мг/кг К20 мг/кг

Среднее 6,1 1,10 1,98 156 131

НСР0,05 0,2 0,18 0,64 85 57

Среднее 5,8 1,38 1,63 127 111

НСР0,05 0,2 0,25 0,34 66 57

Среднее 5,7 1,40 1,81 145 140

НСР0,05 0,2 0,35 0,16 73 78

Среднее 5,6 1,58 2,03 122 164

НСР0,05 0,1 0,24 0,34 82 61

Среднее 5,6 1,34 1,93 101 122

НСР0,05 0,1 0,16 0,25 43 54

Отмечены варьирования показателей: рН - 5, б - 6,1; Нг: 1 - 1,7 мг/экв-100 г; гумус: 1,7 - 2,2 %; Р205: 59 - 214 мг/кг; К20: 75 - 190 мг/кг.

Таблица - 10. Подвижный фосфор и калий при интенсивной модели внесения минеральных удобрений на фоне последействия.

Подвижные фосфор и калий в почве на фоне внесения удобрений (2016-2017 гг.) с учетом фона последействия С1±1 5

год № поля № вар-та Доза последействия РН Нг гумус Р205 мг/кг К20 мг/кг

Все полученные на этапе инструментального лабораторного анализа показатели перед работой со 5ТАТ1БТ1СА были проверены на нормальность распределения в указанном пакете 5ТАТ1БТ1СА 13.3 с целью определения приемлемых статистических методов обработки. Так как, как указано выше, многие из показателей (в частности, все полученные данные по Си, в почве и выятжки с ними, кроме вытяжки Си, с ААБ, рН 4, 8 и показателей валовой формы Си) выходили на пределы нормального распределения, что свидетельствовало о существенных изменениях данных показателей во времени, для выявления статистически значимых закономерностей при изменении разных рядов данных, существенно различающихся внутри одного ряда, был выбран указанный выше метод корреляционного анализа для непараметрической статистики и критерий оценки - коэффициент Спирмена.

В качества первого примера варьируемой величины приведем такой показатель, как органическое вещество почвы (гумус).

Таблица - 11. Пробы почвы СШ 5, СШ 5 - М (ЦОС, пос. Барыбино, поля 1-2) 1992 - 2017 (гумус)

Пробы почвы СШ 5, СШ 5 - М (ЦОС, пос. Барыбино, поля № 1-2) 1992 - 2017 (гумус)

№ год № поля № варианта Доза последействия фон. с/у (1)/ б/у (0) Органическое вещество почвы (гумус)

НСР 1,106

средн 1,976

НСР 0,613

средн 1,63

НСР 0,269

средн 1,808

НСР 0,608

средн 2,692

НСР 0,329

средн 1,975

т/1 7П1 7 л 100 Т нав + 1 ЫРК п 1 о

НСР 0,63

средн 2,075

Среднее выборки 2,04

НСР выборки 0,78

Выявим общую динамику содержания органического вещества почвы в пахотном слое при последействии. От начала последействия по средним годовым значениям (без учета вносимых в СШ 5 поделяночно доз удобрений) происходит сначала общее падение содержания органического вещества (от 1992 к 2004 г., затем рост в 2011 и 2014 гг. с закладкой нового опыта и стабилизация значений на уровне средних за весь период в 2016 - 2017 гг. Таким образом, можно предположительно говорить о том, что количество органического вещества почвы зависит не только от последействия, но и от актуального севооборота в связи с разным выносом культурами, актуального фона удобрений и иных причин (таких, как погодные условия, разнящиеся по рассматриваемым годам и влияющие на вынос).

Рассмотрим динамику изменения количества органического вещества почвы в зависимости от делянки и, следовательно, от последействия ранее вносившейся дозы удобрений.

Таблица - 12. Гумус в пробах почвы 1992 - 2017 гг., последействие, экстенсивный и интенсивный вариант использования удобрений

№ год № поля № варианта Доза последействия фон. с/у (1)/ б/у (0) Гумус

б 2004 1 1 контроль 0 1,74

Средн 1,95

""" ** "* """ — ! — "

Средн 2,08

Средн 1,97

Средн 2,38

?П1 7 7 7 ЫРК п ? ?п

Средн 2,03

Средн 1,95

Средн выборки 2,04

НСР 0,78

Отмечаются более высокие (выше средней по выборке) значения показателей на делянках 2, б, 7, что свидетельствует о наличии эффекта последействия высоких доз органо-минеральной системы удобрения в части накопления гумуса при сочетании высоких значений органической части (100 Т/га навоза) с наличием минеральной части (1-3 ЫРК). При этом в накоплении и сохранении гумуса наиболее высокие показатели имеет делянка б (последействие 100 Т/га навоза + 1 ЫРК).

Можно отметить как тенденцию, что на делянке с контролем (без удобрений в опыте 1960 - 1980 гг.) и на делянках 5, 7, 9 содержание гумуса в динамике растет, на делянке с внесением в С111 5 одной дозы навоза в динамике падает.

Выявим иные причины динамики показателей органического вещества в почве. С этой целью проанализируем как данные и тенденции, используя аппарат элементарной статистики, так и корреляционный анализ с использованием критерия Спирмена (в программе Б1а11511са 13.3).

Таблица - 13. Гумус в почвенных пробах 1992 - 2017 гг. по убыванию содержания на делянке (поле № 1 - 2).

Пробы почвы (поля № № 1 - 2) 1992 - 2017 (гумус)

№ год № поля № варианта Доза последействия фон. с/у (1)/ б/у (0) гумус

б 1992 1 б ЫРК 0 2,54

—^— —— -1- -э- -1 пп т инк- -я- -1—лл40 1992 1 1 контроль 0 1,65

среднее 2, 4

НСР 0, 78

Из приведенных данных видно, что наиболее высокие показатели гумусу совпадают с делянками, на которых изучается последействие высоких доз навоза (как правило, 100 Т/га) в комплексе с внесением хотя бы одной дозы ЫРК (или 50 Т/га и 3 ЫРК), прежде всего на тех частях делянок, где в возобновленном опыте С111 5 М использовалась интенсивная система удобрений и имелся также актуальный фон внесения удобрений N 90 Р 90 К 90. В этом случае значение содержания органического вещества почвы превышало среднее. Наименьшее содержание органического вещества приходится на годы изучения последействия с их севооборотом, прежде всего на делянки с органической системой удобрения, контролем, а также и с органо-минеральной системой удобрения, например 50 Т/га + 3 ЫРК. Показательно, что низкое содержание органического вещества характерно и для возобновленного опыта (при экстенсивной системе) даже на фоне последействия высоких доз органо-минеральной системы удобрений в С111 5 (например, 50 Т/га + 3 ЫРК и отсутствующий актуальный фон в 1992, 2011 и других годах). При наличии последействия высоких доз органических удобрений значения гумуса на фоне экстенсивной системы удобрения в возобновленном опыте приближаются к средним значениям (например, в 2017 году при последействии 100 Т нав + 1 ЫРК).

Сравним попарно значения содержания органического вещества на наиболее контрастных по фону опыта С1±1 5 делянок поля № 1, а именно делянки № 1 (контроль), 7 (две дозы навоза и три дозы минеральных удобрений), 9 (две дозы навоза) за каждый год включенных в наблюдения отборов проб (без актуального фона удобрений), а именно 1992, 2004, 2011, 2016, используя метод корреляционного анализа для непараметрической статистики (критерий Спирмена).

Устанавливается корреляция между значениями гумуса в 2004 и в 2011 гг. (коэффициент корреляции равен 1). Это время, когда опыт по изучению последействия насчитывал более 10 лет длительности, удобрения не применялись и количество органического вещества в почве фактически значимо (после снижения в начале 1990-х годов) уже не изменялось. Можно сделать осторожный вывод на материале данных трех контрастных по внесению в 1960-1980-х гг. удобрений делянок, что спустя 10 лет после отмены внесения удобрений при оптимальном подборе севооборота количество органического вещества в почве значимо не меняется, стабильно (то есть может регулироваться правильным севооборотом). Вместе с тем, отрицательный коэффициент -0, 50 в случае сопоставления 1992 и 2016 гг. показывает, что с течением времени и со сменой севооборота (при его неоптимальном подборе) количество органического вещества значимо изменилось.

Таблица - 14. Органическое вещество по вариантам №№ 1, 7, 9 в 1992 - 2016 гг., поле

вариант Количества органического вещества в почве делянки (поле 1, без актуального ф

Таблица - 15. Попарное сравнение данных содержания органического вещества по трем делянкам (1, 7, 9) за год. Коэффициент Спирмена ^а^в^са 13.3)

Название пары сравнения Корреляция (близость/удаленность) попарно рядов д

Сравним в статистическом испытании данные по гумусу делянок 1, 5, 7, 9 2004, 2011, 2014, 2016, 2017 гг. с актуальным фоном и без актуального фона внесения удобрений по двум полям попарно, чтобы выявить тенденции в повышении или понижении гумуса в зависимости от срока последействия, условий поля, наличия/отсутствия актуального фона внесения удобрений (после указания года и критерия «gum» следует указание на отсутствие (0) или наличие (1) актуального фона удобрений, а затем - на номер поля, если это поле 2 (2).

Таблиц - 16. Органическое вещество по вариантам №№ 1. 5, 7, 9 в 2004 - 2017 гг. на полях № 1, 2 интенсивной и экстенсивной моделью внесения удобрений

вариант. Количества органического вещества в почве делянки с учетом года и наличия/от

Таблица - 17. Сравнение попарно данных по органическому веществу вариантов №№ 1, 5, 7, 9, поля №№ 1, 2; с учетом интенсивной/экстенсивной системы внесения удобрений

Название пары сравнения (дозы изучаемых вариантов последействия) Корреляц

Приведенная таблица попарных сравнений указывает факторы, влияющие на показатели гумуса: наличие-отсутствие актуального фона внесения удобрений, предшественник (севооборот), общие почвенные естественные условия поля, длительность последействия.

Так, мы отмечаем корреляцию - неизменность показателей гумуса без внесения удобрений в 2004 и 2016 гг. (коэффициент Спирмена - 0, 80), в 2004 и 2011 гг. (коэффициент Спирмена - 0, 63) на одном и том же поле. Резкое различие между уровнем гумуса в 2014 году без внесения удобрений и в 2016 году при внесении удобрений на одном и том же поле, при минимальных расхождениях в данных для 2016 года на частях делянок с внесением и без внесения удобрений. Различия между данными 2004 года на фоне последействия и 2014 при внесении удобрений (- 0, 8), между данными 2014 года при внесении удобрений и данными 2016 года при

экстенсивной системе (- 1, 0).

Высокая корреляция наблюдается не только между данными по органическому веществу на одном и том же поле в разные годы последействия (например, в 2004 и в 2016 году) без внесения удобрений (0, 8), но также и на разных полях в разные годы при внесении удобрений - 2014 (1-е поле) и 2017 (2-е поле), коэффициент 0, 8. Если речь идет об одном и том же поле на фоне экстенсивной или интенсивной модели внесения удобрений в один и тот же год, то данные по органическому веществу, как уде отмечалось нами, значимо близки: например, на поле 2, 2017 год (коэффициент корреляции 0, 63). Таким образом, установлено, что количество гумуса на делянке изменяет совокупность факторов: срок последействия, наличие интенсивной системы удобрений в новом опыте, особенности севооборота и общие почвенные условия поля.

При наличии в качестве факторов только длительности последействия при правильном подборе севооборота возможно достичь устойчивых, стабильных, близких к постоянным, показателей гумуса.

Отметим еще раз, что наиболее высокие показатели гумуса (с учетом значений НСР) выявлены были в образцах почвы 2016 - 2017 гг., как экстенсивной, так и интенсивной модели внесения удобрений, а именно в образцах с поля № 2, делянка № б (последействие 100 т/га навоза + 1 NPK) и делянка № 5 (последействие 50 т/га навоза + 3NPK 1), интенсивная модель внесения удобрений, в образце с поля № 1, делянка № 1 (контроль), экстенсивная модель (без удобрений), а также в образцах с поля № 2, делянка № 7 (последействие 100 т/га навоза + 3 NPK), как экстенсивная, так и интенсивная модель внесения удобрений. Во всех названных случаях значения гумуса -от 2, 8 до 2, 2. Характерно, что наиболее низкие значения наличия органического вещества в почве также относятся к 2016 - 2017 гг. (то есть можно отметить, что с течением времени наблюдается широкая вариабельность значений гумуса в почве), а именно, в частности, в образце почвы с поля № 2, делянка № 1 (контроль), 2017, экстенсивная модель внесения удобрений (без актуального фона).

Общая тенденция последействия заключается в том, что по годам (согласно таблице) рН падает (от б, 1 в 1992 г. в среднем по полю до 5, 5 в 2016 г. по лому же полю и 5, б в 2017 году по полю № 2), а Нг (гидролитическая кислотность) растет (от 1, 1 в 1992 г. в среднем по полю до 1, б в 2016 по тому же полю и 1, 34 в 2017 г. по полю № 2). При этом НСР в годы последействия (то есть вариабельность значений в рамках поля на разных делянках) растет (соответственно от 0, 3 для рН и Нг в 1992 г. до 0, 35 для рН и 0, б для Нг в 2011 г.), а в опыте СШ 5 М, несмотря на наличие частей делянок с экстенсивной и интенсивной моделью внесения удобрений - падает (соответственно поле № 1 в 2016 г. для рН - НСР 0, 17, для Нг - НСР 0,28, в 2017 г. для рН НСР - 0, 11, для Нг НСР - 0, 19), снижая вариабельность данных. Необходимо учитывать, что на всех полях опыта известкование проведено в 2011 г, ранее - в 1980-е гг.

Таким образом, происходит, и на фоне последействия, и при возобновлении опыта и дальнейшем окультуривании почвы ее подкисление.

Отразим взаимозависимости рН, Нг и количества органического вещества почвы на графиках.

График 1. Зависимость количества органического вещества почвы (%) от рН почвы в

График 2. Зависимость количества органического вещества почвы (%) от Нг почвы в образцах

Таким образом, при росте гидролитической кислотности и падении рН имеется тенденция к снижению количества органического вещества почвы. Но так как данная зависимость не единственная, процесс не является однозначным, о чем свидетельствует и разброс значений на графике.

В связи с отменой внесения удобрений в 1992 - 2011 гг. наиболее подвержены из агрохимических свойств почвы изменения количества подвижного фосфора и калия. С 1992 к 2011 гг. их показатели снижаются от 156 мг/кг в 1992 для фосфора к 126, 7 мг/кг в 2004 г., для калия - от 131, 2 в 1992 г. до 110, 5 в 2004 г. В 2011 г. с началом опыта СШ 5 М на частях делянок без внесения удобрений количество подвижного фосфора и калия продолжает снижаться, а на частях делянок с внесением минеральных

удобрений (N 90 Р 90 К 90) начинает стабильно увеличиваться и на первом, и на втором поле. Для описания последействия в части подвижного фосфора и калия важно, что НСР при последействии (для калия прежде всего) увеличивается, что говорит о большей вариабельности значений и о сохранении более высоких показателей для данных элементов на делянках с последействием более высоких доз удобрений. Так, и в 2004 г. (соответственно подвижный фосфор - 181 мг/кг, калий - 177 мг/кг при соответствующих средних значениях 126, 7 и 110, 5 мг/кг), и в 2011 г. (соответственно подвижный фосфор - 182 мг/кг, калий - 174 мг/кг при соответствующих средних значениях 125, 3 и 133, 0 мг/кг) наиболее высокие показатели подвижных фосфора и калия сохраняются на делянке 7 с дозой внесения удобрений в опыте CLU 5 100 т/га навоза + 3 NPK. В 2011 г. наблюдается рост подвижного фосфора и калия также на делянке 5, с фоном в опыте CLU 5 50 т/га навоза + 3 NPK. В дальнейшем (2016 - 2017 гг.) тенденция к более высокому количеству подвижных фосфора и калия на делянках с последействием высоких доз органо-минеральной системы удобрений опыта CLU 5 (прежде всего, делянки 7, 5) сохраняется, а на делянке 1 (контроль в опыте CLU 5) количество подвижного фосфора прежде всего продолжает падать (соответственно подвижный фосфор на поле 1 в 2016 г. - 59 мг/кг, в 2017 г. на поле 2-66 мг/кг).

При интенсивной модели внесения удобрений (N 90 Р 90 К 90) в опыте CLU 5 М в 2016 -2017 гг. подвижные фосфор и калий растут, при этом показатели также являются наиболее высокими на делянках с проявлением последействия - вне зависимости от номера поля (1-2), т.е. на делянках №№ 7, 5, б. Более увеличивается количество подвижного калия, по которому показатели на всех делянках, за исключением контроля в опыте CLU 5, выравниваются и существенно отклоняются от средней по выборке.

График 3. Взаимозависимость подвижных фосфора (Р205) и калия (К20) в почве образцов

График 4. Зависимость количества подвижного фосфора (Р205), мг/кг, от значения гидролитической кислотности почвы

График 5. Зависимость количества подвижного калия (К20), мг/кг, от значения гидролитической кислотности почвы

Таким образом, в виде зависимости прослеживается процесс накопления подвижных фосфора и калия и повышения гидролитической кислотности при последействии и внесении удобрений в новом опыте СШ 5 М в случае использования интенсивной модели.

Чтобы подтвердить или опровергнуть данные наблюдения, проведем статистическое испытание - сравним с помощью корреляционного анализа данные по подвижному фосфору почвы делянок 1, 7, 9 по годам - 1992, 2004, 2011, 2016, 2017 попарно.

Таблица - 18. Подвижный фосфор, варианты №№ 1, 7, 9 в 1992, 2004, 2011, 2016, 2017 гг., поля № 1 - 2

вариант Количество подвижного фосфора (Р205) в почве делянки с учетом года и наличиу

Таблица - 19. Попарное сравнение данных содержания Р205, варианты №№ 1, 7, 9. Коэффициент Спирмена ^а^в^са 13.3)

Название пары сравнения (сопоставляемые варианты по дозам последействия) Ко| N

&—^ &—& ^^——— &—&—& — — —

Результаты статистического испытания доказывают стабильность показателя подвижного фосфора в почве. При этом стабильные близкие показатели объединяют между собой в разных вариантах с коэффициентом совпадения 1, 0 годы изучения последействия -1992, 2004, 2011 и варианты с интенсивной системой удобрения в 2016, 2017 гг. Менее тесная, но значимая корреляция наблюдается попарно между данными по свободному фосфору в годы изучения последействия и вариантами с экстенсивной системой удобрения в 2016-2017 гг. с коэффициентом 0, 5.

Можно предположить, что после 20 лет последействия сходное содержание подвижного фосфора с данными лет наблюдения могут дать образцы почвы с делянок при возобновлении внесения минеральных удобрений, пополняющих запас подвижного фосфора.

Проведем статистический эксперимент с аналогичной выборкой данных по подвижному калию в почве делянок 1, 7, 9 за годы 1992, 2004, 2011, 2016 (без удобрения), 2016 (с удобрением), 2017 (без удобрения), 2017 (с удобрением), чтобы установить статистическую близость или различия между показателями за разные годы.

Таблица - 20. Подвижный калий в почве, варианты №№ 1, 7, 9 в 1992, 2004, 2011, 2016, 2017 гг., поля № 1 - 2

Вар-т Количество подвижного калия в почве делянки с учетом года и наличия/отсутствия

Таблица - 21. Попарное сравнение данных содержания К20, варианты №№ 1, 7, 9. Коэффициент Спирмена ^а^Б^са 13.3)

Название пары сравнения (сопославляемые варианты по дозам последействия) Корреляция (близость/удаленность) попарно ря при р <0,05

Данные показывают, что большинство показателей за все годы коррелирует друг с другом с коэффициентом корреляции по Спирмену 1, 0, за исключением делянок поля 2 с экстенсивной моделью, имеющего корреляцию по 2017 г. с остальными данными попарно с коэффициентом 0, 5. При внесении удобрений показатели подвижного калия на разных полях становятся близкими с точки зрения математической статистики.

Приведем корреляционную матрицу показателей агрохимических свойств почвы за 1992 - 2017 гг.

Таблица - 22. Коэффициенты корреляции между значениями агрохимических

показателей образцов почв 1992 - 2017 гг (коэффициент Спирмена).

Spearman Rank Order Correlations. Отмеченные корреляции значимы при р < 0, С

Значение РН Нг Гумус Р205 К20

РН 1,00 -0,88 -0,11 -0,02 -0,40

Нг -0,88 1,00 0,01 0,25 0,47

Гумус -0,11 0,01 1,00 0,16 0,55

Р205 -0,02 0,25 0,16 1,00 0,64

К20 -0,40 0,47 0,55 0,64 1,00

Как следует из матрицы, выраженная статистически значимая обратная зависимость существует между значениями рН и Нг (коэффициент -0, 88), менее выраженная обратная зависимость - между рН и количеством подвижного калия (коэффициент -0, 40). Прямая статистически значимая зависимость существует между значениями подвижного калия и фосфора (коэффициент 0, 64), менее выраженная прямая статистически значимая зависимость - между значениями подвижного калия и количеством органического вещества почвы (коэффициент 0, 55), а также со значениями гидролитической кислотности (коэффициент 0, 47).

График 6. Изменения количества органического вещества почвы (%) при изменении значений подвижного калия (К20), мг/кг

К отобранным и обработанных образцам почвы, рассматривавшимся выше, в ходе работы над исследованием были проанализированы все данные о ротациях, севообороте, культурах указанных в выборках почвы выделенных лет, а также погодные условия вегетационного периода растений в годы отбора почвенных и растительных проб.

Однако сами растительные архивные образцы в базе отдела длительных опытов ВНИИА были обнаружены в связи с утратами при хранении только для 2013, 2016, 2017 гг.

Проанализирует изменения качества продукции в зависимости от доз последействия, года отбора растительных проб, экстенсивной или интенсивной системы применения удобрений в настоящее время, а также от агрохимических свойств почвы и показателей

Си, 7.х\\ по формам в ней.

Приведем графики температуры воздуха и осадков помесячно за годы, в которые был произведен отбор имеющихся растительных образцов (2013, 2016, 2017 гг.) и проанализируем возможную взаимосвязь погодных условий вегетационного периода, качества и урожайности рассматриваемых в исследовании культур.

Таблица - 23. Температура воздуха за период вегетации по данным метеопоста пос. Барыбино

Температура воздуха (С)

сентябрь 12,70 13,80 11,50 10,30

октябрь 6,90 4,10 4,30 3,90

ноябрь 1,40 0,50 -4,90 -2,70

декабрь -9,60 -1,30 -5,50 -7,70

январь -8,70 -10,90 -8,50 -10,80

февраль -4,20 -1,10 -4,80 -10,20

март -6,60 -0,20 2,10 -5,40

апрель 6,10 7,80 5,70 3,60

май 16,70 14,30 11,40 11,40

июнь 19,90 18,40 15,40 15,40

июль 19,00 20,70 17,80 17,70

август 18,10 19,30 19,00 16,00

Из предложенной таблицы видно, что наиболее высокий температурный фон в сентябре посева. В декабре, в апреле и в июле, автусте накануне сбора урожая присущ 2016 году (в месяц посева культуры - на четверть выше среднемноголетней температуры воздуха), за исключением характеризующегося наиболее низкой из трех лет отбора растительных проб температурой января, что существенно для озимой пшеницы (однако и температурные значения января в 2016 году только на одну десятую градуса ниже среднемноголетней температуры воздуха за этот месяц). Наиболее низкие летние температуры периода посева, весенние и периода сбора урожая присущи 2017 году (но не ниже среднемноголетних), однако в отличие от среднемноголетних 2017 год отличался более теплым зимним периодах, хотя и с минусовой температурой воздуха. 2013 и 2017 год отличаются более продолжительным периодом достаточно низкой минусовой температуры (по 4 месяца), при том, что в 2016 году месяц с ярко выраженной минусовой температурой (более - 10 градусов Цельсия) только один. Все три года отбора растительных проб, следовательно в целом обладают более теплыми зимами, чем предполагалось бы по среднемноголетним температурным данным. Отразим данные факты с помощью гистограммы.

Гистограмма 1_ Температуря воздуха (в градусеI Цельсия), средне многолетние данные, 2012-2013, 2015-2016, 2016-2017 гг.

Все три года отбора растительных проб характеризуются более высоким количеством осадков, чем среднемноголетние данные. Прежде всего в осенние месяцы после посева и в летние месяцы перед сбором урожая. При этом аномально дождливым является 2017 год, чуть ниже. Но также являются аномальными, данные по 2016 году.

Таблица 24. Осадки за период вегетации по данным метеопоста пос. Барыбино

Осадки (мм)

сентябрь 44,30 114,80 173,80 58,00

октябрь 125,00 15,80 34,70 55,00

ноябрь 54,00 40,30 127,00 45,00

декабрь 38,00 71,20 17,70 42,00

январь 52,00 93,50 42,40 35,00

февраль 27,00 67,50 34,00 34,00

март 70,00 73,00 67,10 39,00

апрель 39,00 76,90 57,10 35,00

май 131,00 102,80 92,00 49,00

июнь 35,00 90,00 148,10 63,00

июль 105,50 88,90 231,80 78,00

август 64,30 279,60 125,60 74,00

По осадкам в зимний период в два раза превышает среднемноголетние показатели 2016 год (декабрь-март). Ниже среднемноголетних имеет осадки в сентябре во время посева, в июне перед сбором урожая и в декабре, феврале 2013 год (при превышающей почти в три раза среднемноголетнюю вланости в октябре после посева и в мае после всходов культуры). Данные факт должны быть отразиться как на урожает, так и на качестве продукции. Приведем данные в виде гистограммы.

(температура воздуха, осадки) по годам отбора

Остальные данные о погодных условиях проб размещены в Приложении 2 к работе.

и данные лабораторных исследований

В ходе исследования на базе ФГБУ Химцентр «Московский» было проведено 132 анализа ИКС (по 2-3 прогона ИКС в случае спорных данных, и анализа сырья из разных повторностей (ячмень, многолетние травы, пшеница озимая) или из разных форм его отбора (снопы и бункер для зерновых, зерновая и злаковая часть для многолетних трав и др.) проб растительного сырья с опытных полей №№ 1 и 2 ЦОС (пос. Барыбино), в состав которого входили пшеница 2013, 2016, 2017 гг. (поля №№ 1 и 2), многолетние травы 2013, 2016 гг. (поля №№ 1 и 2, данные одного укоса), ячмень 2017 г. (поле № 1). В случае сопряженных растительных (пшеница озимая) и почвенных проб 2016 - 2017 гг. включалась в анализ только повторность II, актуальный фон - с внесением и без внесения N90 Р90 К90.

В пшенице озимой с помощью ИКС определялись показатели: влага, жир (экстрагированный), жир (гидролизованный), белок, клетчатка, зола, крахмал, дисахариды, а также использовались данные: урожайность/ урожайность в пересчете на абс.сухое вещество.

В ячмене с помощью ИКС определялись показатели: влага, жир (гидролизованный), белок, клетчатка, зола, крахмал, дисахариды, а также использовались данные: урожайность/урожайность в пересчете на абс.сухое вещество.

В многолетних травах с помощью ИКС определялись показатели: влага, жир (экстрагированный), жир (гидролизованный), протеин, клетчатка, зола, крахмал, N0^ АОР, К20, 1\\1, Р205, рН, молочная кислота, уксусная кислота, масляная кислота, ОЕ, КЕ, Са, Р, а также с помощью пламенной фотометрии - содержание Си и в пробах, и использовались данные: урожайность/урожайность в пересчете на сухое вещество.

В общей сводной таблице проб растительного сырья учитывались: влага, белок (протеин), клетчатка, зола, крахмал, урожайность, урожайность в пересчете на абс.сухое вещество.

После получения средних значений имеются в части анализа качества продукции (ИКС) агрохимических свойств почвы (в том числе и пшеницы озимой (качество продукции и имеется 20.

Средних данных о пробах по качеству продукции пшенице озимой 2013 г., не сопряженной с почвенными пробами, имеется 6; средних данных по образцам ячменя 2016 г. - 12. Во всех случаях в растительных пробах учитывалась урожайность культуры, в том числе в пересчете на абсолютное сухое вещество.

Опишем и проанализируем полученные данные, как 20 сопряженных с почвенными пробами образцов пшеницы озимой с полей №№ 1 и 2 2016 и 2017 гг., с данными по меди и цинку, так и остальные растительные пробы, в том числе данные образцов многолетних трав 2013 и 2016 гг., включая содержание меди и цинка в сырье.

Таблица - 25. Сводные данные - растительные пробы

(2013, 2016, 2017 гг., поле № 1 - 2)

Растительные образцы (2013, 2016, 2017 гг, поле № 1 - 2)

культура год поле вар-т фон (с/У - 1; б/у - 0) Влага Прот. Кл-ка Зола Крахм. Урож. Ур,

Многолетн. травы 2013 1 1 0 10,61 14,08 27,69 6,36 28,26 72,75 62,1

Многолетн. травы 2013 1 2 0 10,12 12,42 27,41 7,69 28,62 72,75 62,;

Многолетн. травы 2013 1 б 0 10,17 16,03 22,77 7,73 22,57 72,75 62,;

Многолетн. травы 2013 1 7 0 10,25 15,82 23,69 7,79 22,82 72,75 62,;

Многолетн. травы 2013 1 8 0 9,94 13,05 24,75 8,1 24,88 72,75 62,;

пшеница озимая 2013 2 1 0 8,28 11,44 1,2 1,5 55,9 17 14,1

пшеница озимая 2013 2 2 0 8,61 11,1 1,52 1,65 54,47 17 14,1

пшеница озимая 2013 2 7 0 8,67 10,42 1,64 1,6 57,09 17 14,1

пшеница озимая 2013 2 1 1 8,34 10,62 1,67 1,62 58,73 26 22,:

пшеница озимая 2013 2 2 1 8,26 10,29 1,58 1,58 59,71 26 22,:

П1МРИМ1 1Я

озимая 2013 2 7 1 8,37 10,73 1,73 1,64 59,52 26 22,:

пшеница озимая 2016 1 1 0 9,08 8,51 1,61 1,49 58,46 31,3 29,&

пшеница озимая 2016 1 5 0 8,96 8,67 1,62 1,49 59,3 36,8 зз,:

пшеница озимая 2016 1 7 0 9,11 8,68 1,56 1,48 57,99 34,7 29,!

пшеница озимая 2016 1 9 0 9,2 8,78 1,54 1,49 57,58 37,5 32,:

пшеница озимая 2016 1 1 1 9,2 9,41 1,51 1,5 56,48 49,6 42,1

пшеница озимая 2016 1 5 1 8,79 10,75 1,43 1,56 55,62 52,4 45,1

пшеница озимая 2016 1 7 1 8,6 11,35 1,04 1,49 56,13 52,5 45,

пшеница озимая 2016 1 9 1 9,04 10,61 1,48 1,55 55,91 52,2 44,!

пшеница озимая 2017 2 1 0 8,69 12,51 2,1 1,89 56,71 36 30,&

пшеница озимая 2017 2 2 0 8,17 12,75 2,48 2,11 55,67 37,8 32,:

пшеница озимая 2017 2 5 0 8,08 12,87 2,14 1,96 57,45 46,1 39,1

пшеница озимая 2017 2 б 0 8,74 13,07 2,34 2,04 54,22 42,5 36,:

пшеница озимая 2017 2 7 0 8,49 13,84 2,44 2,09 54,21 46,3 39,!

пшеница озимая 2017 2 9 0 8,4 13,02 1,87 1,88 55,95 38,6 зз,:

пшеница озимая 2017 2 1 1 8,48 12,35 1,24 1,57 57,81 47,3 40,1

пшеница озимая 2017 2 2 1 8,26 12,3 1,56 1,71 58,15 46,2 39/

пшеница озимая 2017 2 5 1 7,91 12,59 1,47 1,75 58,62 52,3 44,&

пшеница озимая 2017 2 б 1 8,58 12,43 2,22 1,98 55,01 53,3 45,!

пшеница озимая 2017 2 7 1 8,71 13,43 2,36 2 53,01 50,4 43,:

пшеница озимая 2017 2 9 1 8,72 13,54 1,91 1,93 53,39 46,2 39/

Многолетн.

травы 2016 2 1 0 10,45 16,37 24,9 7,22 24,6 73,8 63,Многолетн.

травы 2016 2 5 0 10,22 18,11 22,06 8,92 23,13 72,9 62,1

Многолетн. травы 2016 2 7 0 10,29 16,18 25,43 7,65 27,44 76,6 65,!

мнпгппртн

травы 2016 2 1 1 10,36 17,47 24,36 7,36 24,34 84,3 72,.

Многолетн. травы 2016 2 5 1 10,29 17,73 23,52 8,05 22,48 94,8 81,.

Многолетн.

травы 2016 2 7 1 10,37 16,79 25,18 7,12 25,81 96,2 82,

ячмень 2017 1 1 0 8,31 9,12 4,62 2,19 51,56 31,23 26,1

ячмень 2017 1 2 0 8,81 9,88 4,67 2,18 52,26 29,47 22,

ячмень 2017 1 5 0 8,3 10,03 6,41 2,59 48,42 32,77 28,

ячмень 2017 1 б 0 8,3 9,67 4,84 2,22 52,1 33,5 28,!

ячмень 2017 1 7 0 8,59 10,15 5,62 2,42 48,6 36 30,&

ячмень 2017 1 9 0 8,39 9,58 5,02 2,22 52,2 32,77 28,

ячмень 2017 1 1 1 8,33 10,51 5,58 2,37 50,04 48,03 41,.

ячмень 2017 1 2 1 8,51 8,87 6,08 2,43 47,22 45,67 39,.

ячмень 2017 1 5 1 8,63 11,11 5,76 2,57 47,08 49,03 42,

ячмень 2017 1 б 1 8,12 10,74 5,8 2,41 51,39 45,8 39,&

ячмень 2017 1 7 1 8,45 10,14 5,43 2,32 51,19 47,9 41,.

ячмень 2017 1 9 1 8,94 9,47 4,68 2,23 49,64 47,97 41,.

Средн 8,95 12,03 7,79 3,20 47,95 48,19 41,&

НСР 1,57 5,26 18,82 4,93 25,96 38,89 33,&

Объем выборки 49 49 49 49 49 49 49

Агрохимические свойства почвы влияют на урожайность. Покажем это на примере влияния показателей подвижных фосфора и калия в почве на урожайность пшеницы озимой (2016 - 2017 гг.).

График 7. Зависимость урожайности культуры (зерно пшеницы озимой 2016 - 2017 гг.) в пересчете на абс.сухое вещество от количества подвижного калия (К20) в почве

График 8. Зависимость урожайности культуры (зерно пшеницы озимой 2016 - 2017 гг.) в пересчете на сухое вещество от количества подвижного фосфора (Р205) в почве.

Покажем также на графике зависимость урожайности культуры от количества органического вещества почвы в пахотном слое на примере пшеницы озимой, поля № 1 - 2, 2016 - 2017 гг.

График 9. Взаимосвязь урожайности пшеницы озимой и количества органического вещества..

Качество продукции также связано с агрохимическими показателями почвы. Однако прямая зависимость существует для качества продукции только с показателями гумуса: качество продукции (показатели по протеину, клетчатке, сахару, зольности) растут при увеличении количества органического вещества в пахотном слое почвы. В остальных случаях - при росте подвижного калия, фосфора, повышении гидролитической кислотности, - качество продукции падает.

Например, покажем на графике тенденции изменений показателей протеина в зерне пшеницы озимой (2016 -2017 гг.) в соотнесении с данными о количестве подвижного калия в почве.

График 10. Показатели качества продукции (протеин в зерне пшенице озимой) в соотнесении с количеством подвижного калия (К20) в почве

Аналогичную обратную зависимость от количества подвижного калия в почве имеет такой показатель качества продукции, как сахара (покажем данную зависимость на примере урожая зерна пшеницы озимой 2016 -2017 гг.).

График 11. Зависимость качества продукции (сахар в зерне пшеницы озимой, 2016-2017 гг) от количества подвижного калия (К20) в почве

Также покажем на примере пшеницы озимой (2016 - 2017 гг., сопряженные с почвенными растительные пробы) связь показателей гидролитической кислотности почвы и содержания протеина в сырье.

График 12. Зависимость показателей белка в зерне пшенице озимой (%) от Нг почвы

Согласно данным, при росте гидролитической кислотности, который происходит в том числе при внесении удобрений, количество протеина в продукции снижается.

Покажем на графике на примере сопряженных проб пшеницы озимой 2016 -2017 гг. связь зольности продукции и показателей гидролитической кислотности почвы.

График 13. Связь зольности в зерне пшенице озимой (%) с Нг почвы

Обратная зависимость связывает также и показатели «сахара» в продукции (данные ИКС) в пшенице озимой 2016 -2017 гг. и гидролитическую кислотность почвы.

График 14. Дисахариды в зерне пшеницы озимой (данные ИКС, %) и показатели Нг почвы

На фоне роста гидролитической кислотности почвы снижается и количество клетчатки в продукции (на примере пшеницы озимой 2016 -2017 гг.).

График 15. Клетчатка в зерне пшенице озимой (%) и Нг почвы

При этом показатели качества продукции растут совместно. Покажем это на графике на примере зерна пшеницы озимой 2016 -2017 гг. (протеин и зольность).

График 16. Показатели качества продукции - белок (протеин) и зольность (%) в зерне пшеницы озимой (2016-2017 гг., данные ИКС)

При повышении Нг в почве в растительной продукции растет показатель влажности, что снижает ее качество (на примере пшеницы озимой 2016 -2017 гг.).

График 17. Влага в зерне пшеницы озимой (%0 и показатели Нг почвы, 2016-2017 гг.

Подтвердим сделанные наблюдения данными корреляционного анализа (непараметрическая статистика, критерий Спирмена), проведенного с помощью 51а^511са 13.3. Приведем корреляционную матрицу, отражающую меру взаимовлияний (близости) показателей урожайности, качества продукции, агрохимических свойств почвы и форм Си, в почве и растениях.

Таблица - 26. Корреляционная матрица взаимосвязей показателей качества продукции, Си, в растениях и урожайности с агрохимическими показателями и ТМ в почве (сопряженные пробы 2016 -2017 гг., поле № 1 - 2, пшеница озимая)

Spearman Rank Order Correlations. Отмеченные корреляции значимы при

Пок-тель Урож. (с/в) Влажн. Жир экстр. Жир гидр. Прот. Клетч. Зола Кр-л Сахар Си раст.

pH -0,137 -0,538 0,156 0,375 0,544 0,474 0,517 -0,087 0,648 0,02]

Нг 0,020 0,726 0,020 -0,307 -0,636 -0,532 -0,692 0,160 -0,728 0,15€

Tvmvc 0.234 -0.021 0.174 0.233 0.182 0.103 0.121 -0.150 0.221 -0.23:

• / ■ ■ / — - / ~ ~ 1 — Р205 0,551 0,184 -0,143 -0,134 0,003 -0,230 -0,109 -0,302 -0,024 0,012

К20 0,538 0,132 -0,127 -0,188 -0,025 -0,262 -0,189 -0,205 -0,109 -0,06!

Си вал. 0,227 -0,342 0,009 0,163 0,601 0,119 0,391 -0,325 0,440 -о,зб:

Си обмен. Си обмен. 0,238 -0,096 0,094 0,039 0,068 0,122 0,058 -0,080 0,257 0,026

Си СиС Си сп.срб. -0,051 -0,554 0,071 0,308 0,553 0,429 0,591 -0,262 0,615 -0,07:

Си компл. 0,126 -0,313 -0,224 -0,165 0,290 0,062 0,221 -0,006 0,153 -0,19&

вал. -0,233 -0,404 0,008 0,099 0,347 0,064 0,216 0,159 0,250 0,13*

обмен. -0,257 -0,007 0,512 0,541 0,373 0,401 0,298 -0,291 0,321 0,105

гп сп.срб. -0,024 -0,563 -0,014 0,109 0,507 0,446 0,581 -0,133 0,626 -0,24&

компл. (св.с ОВ) -0,062 -0,302 -0,138 -0,115 0,269 0,104 0,151 0,108 0,099 -0,05:

У рож.(с/в) 1,000 -0,224 -0,555 -0,429 0,184 -0,319 0,146 -0,353 0,258 -0,53&

Влажн. -0,224 1,000 0,452 0,144 -0,612 -0,236 -0,603 0,023 -0,710 0,112

Жир экстр. -0,555 0,452 1,000 0,867 0,061 0,534 0,091 -0,209 -0,058 0,135

Жир гидрол. -0,429 0,144 0,867 1,000 0,418 0,748 0,472 -0,484 0,300 0,01*

Протеин 0,184 -0,612 0,061 0,418 1,000 0,600 0,888 -0,674 0,837 -0,21!

Клетч. -0,319 -0,236 0,534 0,748 0,600 1,000 0,769 -0,491 0,663 0,07С

Зола 0,146 -0,603 0,091 0,472 0,888 0,769 1,000 -0,657 0,924 -0,22&

Крахмал -0,353 0,023 -0,209 -0,484 -0,674 -0,491 -0,657 1,000 -0,552 0,36С

Сахар 0,258 -0,710 -0,058 0,300 0,837 0,663 0,924 -0,552 1,000 -0,22

Си раст. -0,539 0,113 0,135 0,014 -0,218 0,070 -0,229 0,360 -0,227 1,00С

гп раст. 0,116 -0,730 -0,401 -0,103 0,674 0,162 0,605 -0,230 0,584 0,01^

Прямая зависимость связывает, согласно полученным коэффициентам, качество продукции (дисахариды, белок (протеин), зола, клетчатка) с показателями рН: при росте рН качество продукции также повышается. Белок (протеин), зола, дисахариды в продукции коррелируют с ростом значений в растительном сырье. При росте до определенных показателей в растительном сырье в нем наблюдается также и

повышение количества протеина, зольности, сахара, при этом в растительном сырье также снижает его влажность, что тоже положительно влияет на качество продукции.

На показатели качества, такие как протеин, сахар и зольность продукции влияет, таким образом, рост рН, Си и 2п в почве в подвижных формах, а также в продукции.

Рост количества жира гидролизованного и экстрагированного в продукции происходит одновременно с ростом обменной формы подвижного в почве.

Согласно данным, белок как показатель качества продукции связан с одновременным ростом Си валовой, как более тропного к органическому веществу и белку микроэлемента, но такой же зависимости между количеством Си в сырье и качеством продукции не наблюдается (в отличие от Т<с\\).

Качество продукции связано прямой корреляцией на данной матрице прежде всего с ростом значений в почве Си, специфически сорбированных, однако при

одновременном росте Нг растения не могут усваивать данные подвижные формы микроэлементов, связывающиеся в этом случае с оксидами и гидроксидами металлов.

Видна зависимость урожайности от количества подвижных форм фосфора (Р205) и калия (К20) в почве и обратная связь урожайности культуры с количеством Си в растительной продукции.

Также по пробам пшеницы озимой с высокой долей статистической вероятности видно, что при росте в продукции протеина и зольности в ней одновременно снижается крахмал.

Проанализируем данные о качестве и урожайности сырья на поле № 1 в 2016 г. (ячмень) с учетом актуальной интенсивной или экстенсивной системы внесения удобрений и последействия.

Таблица - 27. Качество растительного сырья. Ячмень, 2017 г., поле № 1

Ячмень, 2017 г., поле № 1

Вар-т Фон (с/у 1); б/у - 0) Влага Белок Клетчатка Зола Крахмал Сахар Жир (гидролиз) У рож. Урож сух.в во

б 0 8,3 9,67 4,84 2,22 52,1 2,51 2,6 33,5 28,8]

б 1 8,12 10,74 5,8 2,41 51,39 1,26 2,28 45,8 39,4

Средн 8,47 9,93 5,38 2,35 50,18 2,00 2,67 40,01 34,2

НСР 0,51 1,42 1,32 0,31 4,20 2,22 0,66 17,4 15,7:

Дисп 0,05 0,42 0,36 0,02 3,65 1,02 0,09 62,58 51,13

Станд.откл 0,23 0,65 0,60 0,14 1,91 1,01 0,30 7,91 7,15

Коэф.вар. 2,75 6,51 11,17 6,09 3,81 50,36 11,24 19,77 20,91

Результаты анализа указывают, что по значениям протеина наиболее высокие результаты дают делянки №№ 5, б, 1 с актуальным фоном удобрения и делянки 7, 5 без актуального фона, но с последействием высоких доз удобрений (соответственно от 11, 11 до 10, 03) при среднем значении 9, 93 и НСР 1, 42.

По дичсахаридам по данным ИКС-анализа в продукции наиболее высокий показатель

имеют пробы растительного сырья вариантов №№ 9 (с/у), 1 (б/у), 5 (б/у), б (б/у), 2 (с/у), соответственно значения - 3,бб; 3,51; 2,98; 2,51; 2,45 при среднем значении 2, 0 и НСР 2, 22.

Наиболее высокие результаты по крахмалу имеют пробы вариантов 2, 9, б, 1 без актуального фона, соответственно данные - 52,26; 52,2; 52,1; 51,56 при среднем значении 50, 18 и НСР 4, 20.

Наиболее высокие показатели по урожаю в пересчете на сухое вещество дают варианты №№ 5, 1, 9, 7, б, 2 (с актуальным внесением удобрения) соответственно от 42, 17 до 39, 48 (при среднем значении 34, 2 и НСР 15, 7).

Все данные находятся внутри статистической погрешности и не превышают НСР.

Проанализируем данные об урожайности и качестве сырья за 2013 и 2016 г. по образцам многолетних трав.

Таблица - 28. Качество растительного сырья. Многолетние травы. 2013, 2016 гг., поле № № 1-2

Многолетние травы, поле №№ 1 - 2, 2013, 2017 гг. Качество сырья

фон (с/У - 1;

год поле вар-т б/у - 0) Влага Прот. Кл-ка Зола Крахм. К20 N Р205 Урож.

Средн 10,23 15,70 24,74 7,66 25,03 4,27 3,14 0,612 78,4 <

НСР 0,605 4,28 3,837 1,47 4,98 1,36 0,98 0,13 20,38

Можно увидеть, что по протеину в многолетних травах наиболее высокий показатель наблюдается на фоне последействия дозы 50 т/ га навоза + 3 ЫРК на варианте № 5 поля № 2 в 2016 году, как с актуальным фоном, так и без актуального фона внесения удобрений (соответственно - 18, 11 без удобрения и 17, 73 с внесением удобрения), а также на варианте № 1 (последействие - контроль) и № 7 (последействие 100 т/га навоза + 3 ЫРК) на фоне интенсивной модели внесения удобрений (имеется актуальный фон внесения), соответственно протеин - 17, 47 и 16, 79 при НСР 4, 28 и среднем значении 15, 7.

По зольности наиболее высокие значения имеет урожай с варианта 5 (последействие 50

т/га навоза + 3 NPK), 7 (последействие 100 т/га навоза + 3 NPK), преимущественно с актуальным фоном внесения удобрений, как 2013, так и 2016 гг. с обоих полей (значения от 8, 92 до 8, 04 при НСР 1, 47 и среднем значении 7, 67).

Показатели крахмала для трав являются наиболее высокими в 2013 году на вариантах № 1 (28, 62) и № 2 (28, 26) с актуальным фоном внесения удобрений, а также в 2016 году на варианте с последействием высоких доз органо-минеральной системы удобрения даже без наличия актуального фона удобрений (поле № 2, делянка № 7 - 27, 44) при среднем значении 25, 03 и НСР - 4, 98.

Наиболее высокие показатели по клетчатке дают вариант № 1 (последействие -контроль) и № 2 (последействие - 50 т/га навоза) поля № 1 в 2013 году на фоне актуального внесения удобрений - соответственно 27, 69 и 27, 41 при НСР 3, 84 и среднем значении 24, 74.

Наиболее высокие показатели N в продукции выпадают на вариантах 5, б, 7 с последействием высоких доз органо-минеральной системы удобрения и, как правило, наличием актуального фона внесения удобрений (на обоих полях), - соответственно значения от 3, 56 до 3, 38 при среднем значении - 3, 14 и НСР 0, 97.

Наиболее высокие показатели Р205 в сырье также встречаются в образцах с вариантов №№ б, 7, 8 в 2013 году на фоне актуального внесения удобрений (значения от 0, 71 до 0, 68) при среднем значении - 0, 61 и НСР - 0, 13.

Для К20 наиболее высокие значения встречаются в пробах сырья 2016 года с вариантов №№ 2, 7, 5 (от 4, 84 до 4, 81) как с актуальным внесением, так и без актуального внесения удобрений (при среднем значении 4, 3 и НСР 1, 4).

Наиболее высокая урожайность многолетних трав наблюдается в 2016 году (поле № 2) на вариантах № 7 и 5 с последействием высоких доз органо-минеральных удобрений при отсутствии активного фона удобрений (соответственно 96, 2 и 94, 8 при среднем значении 78, 4 и НСР - 20, 38).

Результаты анализа указывают, что наиболее высокие показатели урожайности и качества продукции для многолетних трав, как можно наблюдать на примере предложенной небольшой выборки, встречаются при наличии двух составляющих -на делянках с последействием высоких доз органо-минеральной системы удобрения и при актуальном фоне удобрений. Однако полученные различия в данных не выходят, как правило, за пределы НСР и не являются статистически значимыми, могут прослеживаться только в виде тенденции.

Рассмотрим имеющиеся сопряженные пробы почвы и зерна пшеницы озимой 2016 - 2017 гг. с точки зрения выявления условий появления продукции, соответствующей наиболее высокому классу.

Проведем анализ образцов с точки зрения ГОСТ 9353-2016. Межгосударственный стандарт. Пшеница. Технические условия (введен в действие Приказом Росстандарта от 15.09.2016 N 1133-ст) по количеству белка и результаты поместим в таблицу.

Таблица - 29. Качество пщеницы озимой по белку (ГОСТ)

Классы пшеницы в зависимости от количества протеина в продукции

год Поле вар-т фон с/у (1)/ б/У (0) урож. урож. (С/В) Вл. Жир (экстр.) Жир (гидр) Прот. Кл-ка Зола Крах!^

Средн 44,5 38,5 8,66 1,83 2,56 11,57 1,796 1,748 56,3

НСР 14,691 11,9 0,78 0,35 0,36 3,83 0,89 0,497 3,7<

стандартное откл 7,029 5,69 0,37 0,17 0,17 1,83 0,426 0,238 1,79

коэф вариации 15,796 14,8 4,324 9,04 6,67 15,85 23,73 13,6 3,1«

Результаты анализа показывают, что пшеницу более высокого класса по белку согласно ГОСТ дает поле № 2, варианты с последействием высоких доз оргшано-минеральной системы удобрений, в первую очередь № 7 (100 т/га навоза + 3 ЫРК) без актуального фона, а также № 9 (100 т/га навоза) с актуальным фоном внесения минеральных удобрений (Ы 90 Р 90 К 90). Такое сочетание факторов дает пшеницу, по количеству протеина принадлежащую ко второму классу. Ниже оказываются показатели варианта № 7 на поле № 2, но при внесении удобрений (Ы 90 Р 90 К 90), так как минеральный дополнительный фон больше влияет на урожайность (которая вырастает в этом случае с 46, 2 до 50, 4), а не на количество белка в продукции.

Ниже по протеину, но с показателями для третьего класса пшеницы, дают продукцию по протеину варианты № б, 9, 5, 2 поля № 2, с отсутствием актуального фона удобрений. Таким образом, можно говорить, что по совокупности причин - предшественники,

условия сельхозгода, последействие доз органических (варианты № 2, 9) и органо-минеральной (варианты № 5, б) системы удобрений поле № 2 на данных вариантах дает продукцию более высокого качества по белку в 2017 году. Завершают группу пшеницы третьего класса также образцы вариантов поля № 2, делянки № 5 с актуальным фоном внесения удобрений, а также варианта № 1 (контроль в опыте С111 5). Таким образом, можно указать на лучшие условия 2017 сельхозгода, в целом лучшие условия поля № 2, возможно - влияние предшественников (многолетние травы), влияние последействия высоких доз органо-минеральной и органической системы удобрений при влиянии на качество продукции (пшеницы) по белку и только опосредованное влияние актуального фона минеральных удобрений в плане влияния на качество сырья.

Части вариантов с интенсивной системой удобрений в качестве актуального фона дали пшеницу четвертого класса по количеству белка (поле № 2, делянки 1, 2, б, с актуальным фоном N 90 Р 90 К 90; а также варианты первого поля № 7, 5, с последействием высоких доз органо-минеральной и органической системы удобрений или контрольной № 1 с актуальным фоном N 90 Р 90 К 90 во всех трех случаях).

К пшенице пятого класса относятся образцы с поля № 1, либо варианты контроля в опыте СШ 5 (вариант № 1) и с актуальным минеральным фоном N 90 Р 90 К 90, либо образцы с делянок последовательно с уменьшением значений белка № 9, 7, 5, 1 с экстенсивной системой внесения удобрений (то есть без актуального фона).

Таким образом, можно сказать, что качество продукции в целом и класс пшеницы (по белку), вероятно, зависит от последействия, условий поля, условий сельхозгода, длительности севооборота и характера предшественника (на поле № 2 новый севооборот введен был позднее и дольше культивировались многолетние травы) и только затем - от внесения минеральных удобрений как актуального фона.

Рассмотрим в качестве статистического эксперимента имеющиеся сопряженные пробы зерна пшеницы в 4 вариантах: на вариантах №№ 1, 5, 7, 9 с актуальным фоном (Ы 90 Р 90 К 90) и без актуального фона (только изучение последействия) на первом поле в 2016 г., и на делянках № 1, 2, 5, б, 7, 9 с актуальным фоном (Ы 90 Р 90 К 90) и без актуального фона (только изучение последействия) на втором поле в 2017 г.

Таблица - 30. Агрохимические показатели почвы, Си, и показатели качества

продукции в 2016, 2017 гг. в зависимости от наличия/отсутствия внесения удобрений на фоне последействия

Год/НСР 2016 2016 НСР 2017 2017 НСР

№ поля 1 1 1 2 2 2

Фон у (1)/бу (0) 0 1 общ 0 1 Общ

РН 5,58 5,48 0,17 5,63 5,63 0,11

Нг 1,58 1,69 0,27 1,34 1,35 0,19

Гумус 2,03 1,93 0,33 1,93 2,22 0,63

Р205 121,5 160,5 109,64 100,67 138,17 83,58

К20 164 177, 5 67, 89 121, 67 177, 83 91, 99

Си вал. 7, 1 7, 82 3, 92 8, 85 8, 63 2, 88

Си обмен. 0, 11 0, 11 0, 13 0, 12 0, 12 0, 12

Си сп.сорб. 2, 29 2, 06 1, 14 3, 5 2, 8 1, 46

Си компл. 11, 31 12, 56 12, 97 14, 35 14, 39 6, 91

обмен. 1, 63 1, 2 1, 21 1, 78 1, 47 0, 98

компл. 5, 63 5, 08 4, 81 6, 13 5, 92 2, 94

Урож.с.м. 31, 35 44, 44 16, 91 35, 45 42, 38 10, 54

Влажн. 9, 09 8, 91 0, 5 8, 43 8, 44 0, 61

Жир (экстр.) 1, 96 1, 74 0, 35 1, 93 1, 72 0, 4

Жир (гидрат) 2, 63 2, 44 0, 3 2, 7 2, 47 0, 44

Белок 8, 66 10, 53 2, 69 13, 01 12, 77 1, 1

Клетчатка 1, 58 1, 37 0, 44 2, 23 1, 79 0, 9

Зола 1, 49 1, 53 0, 07 1, 99 1, 82 0, 36

Крахмал 58, 33 56, 04 3, 18 55, 7 55, 99 4, 21

Дисахариды 2, 3 2, 91 0, 99 4, 36 4, 23 0, 52

Си пшен. б, 27 б, 14 0, 26 6, 18 6, 14 0, 15

пшен. 11, 4 13, 61 3, 81 17, 03 16, 29 5, 52

Полученная таблица наглядно доказывает, что для 2016 года и поля № 1 качество продукции (зерна пшеницы озимой) выше для частей делянок с актуальным фоном удобрений, а именно - показатели белок, зола, дисахариды (по данным ИКС). Для поля № 2 в 2017 г. наблюдается обратная тенденция - показатели качества продукции -данные по белку, золе, дисахаридам оказываются выше на частях делянок без актуального внесения удобрений. В целом показатели качества (за исключением крахмала, для которого существует обратная тенденция и присутствуют более высокие данные по продукции поля № 1) выше на поле № 2. Если попытаться обосновать такую зависимость для поля № 2 иными факторами, учтенными в таблице, то окажется, что для данного поля характерны более высокий показатель рН (5, 63 для поля № 2 по сравнению с 5, 58 и 5, 48 поля № 1), более низкие значения Нг (для поля № 2 - 1, 34 -1, 35 на фоне 1, 58 - 1, 69 для поля № 2), существенно более высокие показатели по микроэлементному составу 7.х\\, Си, как в почве (валовая, специфически сорбированная, комплексная формы), так и в продукции (для 17, 03 и 16, 29 в продукции поля № 2 по сравнению с 11, 4 и 13, 61 для поля № 1). Таким образом, можно говорить о том, что на качество продукции значимое влияние может оказывать достаточное количество микроэлементов в почве, усвояемых растением, а не количество гумуса, погодные условия и внесение удобрений. Классность пшеницы оказалась выше в 2017 году на поле, почва которого имеет в своем составе большее количество подвижных форм Си, и большее количество 7.х\\, перешедшего в продукцию, независимо от наличия интенсивной или экстенсивной модели внесения удобрений.

Проведенные коллеляционный анализ показывает, что статистически значимо показатели данных четырех вариантов значимо не различаются, более того, имеют максимальный коэффициент близости. Приведем соответствующую корреляционную матрицу.

Таблица - 31. Корреляционная матрица связи между значениями агрохимических свойств и значений Си^п в почве и растениях по вариантам 2016 (б/у, с/у), 2017 (б/у, с/У)

Ияп-т Spearman Rank Order Correlations. Отмеченные корреляции значимы при р < 0, 05

Таблица - 32. Содержание меди и цинка в растительном сырье: озимая пшеница, многолетние травы (2013, 2016, 2017 гг.)

Образцы растительной продукции (Си и 7.х\\, мг/кг) Элемент Ошибка Элемент Ошибка

номер год фон. удобр. поле культура вар-т Си 2п

ПЧ П 111

Результаты анализа показывают, что количество меди и цинка в растениях из урожая 2013, 2016 (для пшеницы озимой - и 2017) гг. варьируется для - от 58,70 до 8, 91 в пшенице озимой, и от 17, 53 до 5, 71 в многолетних травах. Для Си - от 7, 76 до б, 03 в пшенице озимой и от 3, 52 до 3, 4 в многолетних травах. Причем в случае это перекрывающие друг друга ряды вариаций, а в случае Си - не перекрывающие. Следовательно, в среднем, накопление и 7.х\\, и Си в зерне пшеницы озимой в данных образцах существенно выше, чем в многолетних травах. При этом в случае вариабельность содержания микроэлемента шире и включает перекрывающие (перекрещивающиеся) значения для разных видов продукции.

При этом наиболее высокие значения по присущи образцам на делянках в зоне

последействия минимальных доз удобрений или делянках контроля, то есть появление может регулироваться иными причинами, чем последействие высоких доз удобрений.

Наиболее высокие значения по накоплению 7.х\\ в пшенице озимой имеет второе поле, на котором в образце продукции 2013 г. (вариант № 1, контроль) встречается аномально высокое значение в растительной продукции, остальные высокие значения (более 17 мг/кг) встречаются на делянках № 2, 9, б без актуального фона и на вариантах № 1, 5 с актуальным фоном внесения удобрений. Аномально высокое значения в многолетних травах также имеет второй поле - вариант № 5, с актуальным фоном, 2016 г. Наименее низкое накопление в продукции пшеницы озимой встречается на варианте № 2 второго поля с внесением удобрений, а также на варианте № 7 второго поля в 2013 году без фона внесения удобрений. Наиболее низкое накопление в многолетних травах встречается на вариантах №№ 1, 7, 5 второго поля без актуального фона удобрений в 2016 г. Таким образом, можно сделать вывод, что в образцах растительной продукции одного урожая количество в зависимости от делянки и последействия доз удобрений предшествующего опыта, а также наличия/отсутствия актуального фона удобрений, существенно варьируется.

Наиболее высокие значения Си в растительной продукции появляются, как правило, совокупно с высокими значениями также и накопления 7.х\\, характеризуют прежде всего второе поле или делянки с последействием высоких доз органо-минеральной системы удобрений (варианты № 9, 7, 5 поля № 1). Наименьшее накопление Си происходит при наличии актуального минерального фона удобрений на делянках с последействием органических удобрений.

Для многолетних трав наиболее высокий уровень накопления Си присущ второму полю и также продукции делянок с последействием высоких доз органо-минеральной системы удобрений, наиболее низкий показатель накопления Си дают делянки первого поля с последействием (без актуального фона) также высоких доз органо-минеральной системы удобрений. При этом различия в накоплении меди как пшеницей озимой, так и многолетними травами, в отличие от накопления 7.х\\, невелики.

Построим корреляционную матрицу, постаравшись выявить закономерности накопления 7.х\\, Си в растительном сырье в зависимости от агрохимических свойств почвы и форм 7.х\\, Си в ней.

Таблиц - 33. Корреляционная матрица: взаимосвязь агрохимических свойств почвы и Си, в почве с Си, в сырье

Агрохимические показатели почвы, формы Си, в почве Си в зерне в зерне

РН 0,021 0,311

Нг 0,156 -0,464

Гумус -0,232 -0,234

Р205 почвы 0,012 -0,083

К20 почвы -0,068 -0,250

Си валов. -0,363 0,358

Си - вытяж. 1 п Н1\\103 -0,065 0,411

Си - вытяж. ААБ 4, 8 0,028 -0,214

Си - вытяж. 1% ЭДТА + ААБ -0,208 0,285

Си спец.сорб. -0,072 0,433

Си комплексн. Сев.с ОВ"> -0.197 0.308

~~ ........... \\ ■ " у

валов. 0,134 0,378

гп - вытяж. 1п Н1МОЗ -0,285 0,387

- вытяж. ААБ 0,105 0,100

гп спец. сорб. -0,244 0,340

гп комплексн. (св. с ОВ) -0,052 0,213

Си в зерне 1,000 0,014

в зерне 0,014 1,000

Анализ не выявил значимых прямых зависимостей между 7.х\\, Си в почве и в растительном сырье, однако прямые и обратные взаимосвязи существуют на уровне тенденций. Данный факт говорит, очевидно, о наличии большой группы факторов, определяющих механизм накопления Си, растениями.

На примере можно увидеть прямую тенденцию: с повышением рН накопление растениями может увеличиваться, с повышением Нг - снижаться. Показатели в продукции имеют тенденцию роста одновременно с ростом показателей валовых Си, в почве, а также с ростом подвижных форм Си (комплексной - связанной с органическим веществом и специфически сорбированной формы), (специфически сорбированной формы).

Проанализируем закономерности связи количества Си, в растительном сырье с качеством продукции на примере пшеницы озимой 2016 - 2017 гг.

Таблица - 34. Сопряженные растительные пробы: качество продукции и содержание Си, гп. Озимая пшеница (2016 - 2017 гг.)

Пшеница озимая, поле № 1 - 2, 2016 - 2017 гг. Качество продукции, Си,

Год Поле Вар. фон с/у (1)/ б/У (0) Урож. Ур. сух. м. Влага Жир экс. Жир гидр. Белок Кл-ка Зола Кр-л Сах

-» /л л ~г л

¿и±/ ¿. о ± /,У± ±,о ¿.,33 1,4/ ±, / о

Объем выб 20 20 20 20 20 20 20 20 20 21

Средн 44,5 38,51 8,66 1,83 2,56 11,57 1,80 1,748 56,38 3,6

НСР 14,69 11,88 0,78 0,35 0,36 3,83 0,89 0,50 3,76 м

Дисп 49,41 32,32 0,14 0,03 0,03 3,37 0,18 0,057 3,23 0,8

Станд. откл 7,03 5,69 0,37 0,17 0,17 1,83 0,43 0,238 1,80 0,9

Ош. средн. 1,57 1,27 0,08 0,04 0,04 0,41 0,10 0,053 0,40 о,:

Коэфф. вар. 15,8 14,76 4,32 9,04 6,67 15,85 23,73 13,6 3,19 24,

Согласно данным корреляционного анализа Си в растительном сырье (зерно пшеницы озимой) связан прямой зависимостью с показателями протеина, золы и «сахара» в зерне (соответственно коэффициенты корреляции - 0, 674; 0, 605; 0, 584). Ранее в исследовании уже было указано, что более высокие количества подвижных микроэлементов в почве поля № 2, а также их переход в сырье определяет, видимо, более высокое качество и класс получаемой на данном поле пшеницы озимой (даже без наличия актуального фона удобрений и без высоких значений органического вещества почвы). Продемонстрируем данную тенденцию на графиках.

График 18. Содержание белка (%) и в зерне пшеницы озимой (2016-2017 гг.)

Прямая зависимость в зерне пшеницы озимой существует между показателями зольности и количеством в сырье.

График 19. Зольность (%) и содержание в зерне пшеницы озимой (2016-2017 гг.)

Повышение 7.х\\ в зерне вызывает и рост дисахаридов в сырье пщеницы озимой (по данным ИКС на данной выборке).

График 20. Содержание и дисахаридов в зерне пшеницы озимой (2016-2017 гг.)

Проанализируем взаимосвязь количества Си, 7.х\\ в растительной продукции в травах многолетних 2013 и 2016 гг. в связи с качеством продукции и урожайностью.

Таблица - 35. Многолетние травы. Качество продукции и содержание Си, в сырье (2013, 2016 гг.)

Многолетние травы: качество продукции и содержание меди и цинка (2013, 201

- 1; б/у - Кл- Ур.

год поле вар. 0) Влага Прот. ка Зола Кр-л К20 N Р205 Урож. с/в

Т П И /■ н н

¿и±о z ± ± ±и, 3D ± / ¿4-, -DO -3,1/ и,зо / о

Средн 10,29 16,65 24,04 7,8 24,2 4,44 3,33 0,62 80,51 69,

НСР 0,236 2,57 2,64 1,3 3,87 1,35 0,56 0,11 22,35 19,

Приведем корреляционную матрицу с коэффициентами, указывающими на наличие прямых и обратных корреляций между значениями критериев.

Таблица - 36. Качество продукции,урожайность и микроэлементы в продукции

Spearman Rank Order Correlations. Отмеченные корреляции значимы при р < 0, 05

Крит-ий Влаж. Прот. Клетч. Зола Крахм. К20 N Р205 Урож.с/м Си тр. Zn тр.

Влажн. 1,000 0,359 0,611 -0,755 0,539 0,599 0,491 -0,364 0,482 0,743 -0,216

Прот. 0,359 1,000 -0,286 0,238 -0,238 0,310 0,143 -0,554 0,395 0,167 0,214

Клетч. 0,611 -0,286 1,000 -0,786 0,905 0,214 -0,095 -0,301 0,431 0,429 -0,262

Зола -0,755 0,238 -0,786 1,000 -0,738 -0,262 -0,357 -0,024 -0,180 -0,476 0,238

Крахм. 0,539 -0,238 0,905 -0,738 1,000 0,167 -0,143 -0,301 0,623 0,190 -0,500

К20 0,599 0,310 0,214 -0,262 0,167 1,000 0,667 0,096 0,419 0,786 -0,405

N 0,491 0,143 -0,095 -0,357 -0,143 0,667 1,000 0,386 -0,024 0,690 -0,310

Р205 -0,364 -0,554 -0,301 -0,024 -0,301 0,096 0,386 1,000 -0,642 -0,084 -0,024

У р. с/м 0,482 0,395 0,431 -0,180 0,623 0,419 -0,024 -0,642 1,000 0,252 -0,647

Си тр. 0,743 0,167 0,429 -0,477 0,190 0,786 0,690 -0,084 0,252 1,000 -0,214

Zn тр. -0,216 0,214 -0,262 0,238 -0,500 -0,405 -0,310 -0,024 -0,647 -0,214 1,000

Прямая зависимость, согласно коэффициенту Спирмена, объединяет показатель содержания меди в сырье многолетних трав с влагой в продукции, К20 и N в продукции, тогда как количество цинка в растительном сырье многолетних трав связано обратной связью с урожайностью и количеством крахмала в продукции.

Покажем на графике взаимосвязь показателей крахмала и клетчатки в сырье многолетних трав (прямая зависимость).

График 21. Крахмал и клетчатка (%) в сырье многолетних трав (2013, 2016 гг.)

Совокупно и однонаправленно меняются и связанными прямой зависимостью такие показатели качества сырья как крахмал, клетчатка и влажность продукции, а также урожайность. Обратная зависимость существует в сырье многолетних трав данной выборки между количеством крахмала и зольностью. Накопление К20 в сырье происходит параллельно с увеличением ее влажности, ростом N и количества Си в сырье. Количество протеина в сырье связано на данной выборке обратной зависимостью с количеством Р205. Зольность сырья связана обратной зависимостью с количеством клетчатки, крахмала и влажностью продукции.

Покажем взаимосвязь в растительном сырье многолетних трав с урожайностью (обратная зависимость) на графике.

График 22. Урожайность многолетних трав и содержание в сырье (2013, 2016 гг.)

Покажем на графике тенденцию к обратной зависимости показателей крахмала и в сырье многолетних трав.

График 23. Крахмал (%) и в сене многолетних трав (2013, 2016 гг.)

Покажем на графике совместный рост показателей влажности и количества Си в сырье многолетних трав.

График 24. Показатель влажности (%) в сене многолетних трав и Си в сыерье (2013, 2016 гг.)

Прямой зависимостью связаны также количество Си и К20 в сырье многолетних трав.

Приведем корреляционную матрицу, демонстрирующую взаимосвязь показателей содержания и выноса Си, зерном пшеницы озимой.

Таблица - 37. Взаимосвязь урожайности, содержания Си, в сырье и выноса гп,Си сырьем. Коэффициент корреляции Спирмена

Spearman Rank Order Correlations. Отмече

Урожайность

в пересчете на с/в Си раст

Показатель

Урожайность в пересчете на сухое вещество 1,000 -0,539

Си раст -0,539 1,000

Гц ЙЫНПГ П Q7Q -П 44П

^ г • • v

Zn раст 0,116 0,014

Zn вынос 0,604 -0,217

Прямая зависимость (высокий коэффициент корреляции) объединяет урожайность пшеницы озимой и вынос Си, Zn в продукции. При этом с повышением урожайности растет не только вынос каждого из микроэлементов, но и показатели их выноса связаны между собой.

в растениях и вынос связаны прямой зависимостью. Количество меди в продукции и вынос меди связаны обратной зависимостью.

Обсудим вынос ТМ в урожае многолетних трав. Построим корреляционную матрицу содержания и выноса Си, Zn многолетними травами.

Таблица - 38. Взаимосвять урожайности, содержания Zn,Cu в многолетних травах и выноса Zn,Cu

Критерии Spearman Rank Order Correlations. Отмеченнь

Урожайность (сух.в-во) Си раст.

Урожайность в пересчете на сухое вещество 1,000 0,252

Си в раст.прод.(мг/кг) 0,252 1,000

Си вынос (гр/га) 0,970 0,381

в раст. прод. (мг/кг) -0,647 -0,214

гп вынос (гр/га) 0,000 -0,238

Высокий коэффициент корреляции связывает урожайность многолетних трав в пересчете на сухое вещество и показатели выноса меди продукцией (сено).

Таблица - 39. Корреляционная матрица «Коэффициенты корреляции между выносом меди и цинка и урожайностью пшеницы озимой, 2016 -2017 гг)

Значение Spearman Rank Order Correlations. Отмеченные корреляции значимы при р <

Урожайность Урож.с/в Си раст Си вынос Zn раст Zn вьм

Урожайность 1,000 0,989 -0,516 0,971 0,156 0,63

Урож с/в 0,990 1,000 -0,539 0,979 0,116 0,60

Си раст -0,516 -0,539 1,000 -0,440 0,014 -0,21

Си вынос 0,971 0,979 -0,440 1,000 0,122 0,60

Zn раст 0,156 0,116 0,014 0,123 1,000 0,78

Zn вынос 0,633 0,604 -0,217 0,606 0,780 1,00

График 25. Вынос меди и цинка (г/га) при росте урожайности пшеницы озимой (2016-2017 гг.)

График 26. Вынос меди (г/га) при росте урожайности пшеницы озимой (2016-2017 гг.)

График 27. Вынос цинка (г/га) при росте урожайности пшеницы озимой (2016-2017 гг.)

График 28. Вынос цинка (г/га) при росте урожайности пшеницы озимой (2016-2017 гг.)

Проследим корреляцию между содержанием форм Си, Zn в почве, в растительной продукции и выносом Си, Zn растительной продукцией в пшенице озимой.

Продемонстрируем корреляционную матрицу для фиксации статистически значимых взаимосвязей между показателями указанных выше форм Си, Zn в почве и растениях и их выносом растениями, а также урожайностью культуры.

Таблица - 40. Взаимосвязь показателей форм Си и 7.х\\ в почве (мг/кг), растениях (мг/кг), выноса Си и (г/га)

Spearman Rank Order Correlations. Отме

Крит-й. Си вал Си lnHN03 Си ААБ Си ЭДТА Си спец.с. Си компл. Zn вал. Zn lnHN03 Zn

Си вал. 1,000 0,315 0,096 0,3808 0,330 0,377 0,646 0,423 0,

Си 1пН1\\ЮЗ 0,315 1,000 0,347 -0,072 0,996 -0,064 0,541 0,683 0,

Си ААБ 0,096 0,347 1,000 -0,089 0,309 -0,115 0,038 0,276 0,&

Си ЭДТА 0,380 -0,0716 -0,089 1,000 -0,052 0,998 0,064 0,173 0,

Си спец.с. 0,330 0,996 0,309 -0,052 1,000 -0,042 0,568 0,714 0,

Си компл. 0,377 -0,064 -0,115 0,998 -0,042 1,000 0,084 0,189 0,

вал. 0,646 0,541 0,038 0,064 0,568 0,084 1,000 0,432 О/

гп спец.с. 0,225 0,678 0,217 0,027 0,713 0,045 0,384 0,942 о,&

компл. 0,362 0,036 -0,105 0,932 0,060 0,930 0,205 0,241 0,

Урож.с/в 0,227 -0,041 0,238 0,152 -0,051 0,126 -0,233 -0,026 -0,

Вынос Си 0,272 -0,061 0,247 0,168 -0,068 0,141 -0,119 -0,054 -0,

Си зерно -0,363 -0,065 0,028 -0,208 -0,072 -0,197 0,134 -0,285 0,

Вынос гп 0,358 0,169 0,008 0,216 0,177 0,226 0,152 0,163 -0,<

гп зерно 0,358 0,411 -0,214 0,285 0,433 0,308 0,378 0,387 0,

Рассмотрим график, на котором соотнесены сведения об изменении по годам опыта Си валовой, непрочно связанных с почвой форм Си (обменной, специфически сорбированной, комплексной - связанной с органическим веществом), содержанием Си в растительной продукции и выносом Си растительной продукцией.

График 29. Взаимосвязь форм меди в почве, растениях (мг/кг) и выноса меди продукцией (г/га)

График указывает, что вынос меди с продукцией растет (на фоне роста валовой меди) одновременно с увеличением в почве подвижных комплексных форм меди, связанных с органическим вещесством. Показатели меди в зерне оказываются стабильными на фоне роста валовой меди в почве, специфически сорбированные соединения подвижной меди растут в почве при увеличении валовой меди в почве, но несущественно. Рассмотрим взаимовлияния содержания цинка в почве, растениях и выноса цинка растительной продукцией.

График 30. Взаимосвязь форм цинка в почве, растениях (мг/кг) и выноса меди продукцией (г/га)

График демонстрирует наглядно, что вынос 7.х\\ продукцией растет более активно на фоне роста валового содержания в почве, чем происходит рост разных форм из группы непрочно связанной с почвой соединений или содержание в растениях. То есть вынос продукцией более зависит от общих значений валового содержания в почве, чем формы в почве и растениях.

Иная зависимость по вынусу тяжелых металлов была обнарена нами при обсуждении выноса Си, Zn многолетними травами.

Таблица - 41. Корреляционная матрица «Коэффициенты корреляции между выносом меди и цинка и урожайностью многолетних трав»

Значение Spearman Rank Order Correlations. Отмеченные корреляции значимы при р <

Урожайность Урожайность с/в Си раст Си вынос Zn раст Zn вь

Урожайность 1,000 1,000 0,252 0,970 -0,647 0,01

Урож. с/в 1,000 1,000 0,252 0,970 -0,647 0,01

Си раст 0,252 0,252 1,000 0,381 -0,214 -0,2

Си вынос 0,970 0,970 0,381 1,000 -0,643 -0,0

Zn раст -0,647 -0,647 -0,214 -0,643 1,000 0,61

Zn вынос 0,000 0,000 -0,238 -0,024 0,667 1,01

График 31. Вынос меди и цинка (г/га) при росте урожайности многолетних трав (2013, 2016 гг.)

График 32. Вынос меди (г/га) при росте урожайности многолетних трав (2013, 2016 гг.)

Рассмотрим корреляционную матрицу всех показателей качества продукции по многолетним травам, включая урожайность, в связи с выносом Си, растительной продукцией.

Таблица 42. Корреляционная матрица: Многолетние травы (качество продукции, урожайность, Си, Т<с\\)

Spearman Rank Order Correlations. Отмеченные корреляции значимы при р <

Крит. Влаж Прот Клетч Зола Крахм К20 N Р205 Урож У р.с/в Си вынос Си в раст Bt

Влаж. 1,00 0,359 0,611 -0,755 0,540 0,599 0,491 -0,364 0,482 0,482 0,455 0,743 -0

Прот. 0,359 1,000 -0,286 0,238 -0,238 0,310 0,143 -0,554 0,395 0,395 0,429 0,167 0

Клетч. 0,611 -0,286 1,000 -0,786 0,905 0,214 -0,095 -0,301 0,431 0,431 0,357 0,429 -0

Зола -0,755 0,238 -0,786 1,000 -0,738 -0,262 -0,357 -0,025 -0,180 -0,180 -0,095 -0,476 0

Крахм. 0,539 -0,238 0,905 -0,738 1,000 0,167 -0,143 -0,301 0,623 0,623 0,500 0,190 -0

К20 0,599 0,310 0,214 -0,262 0,167 1,000 0,667 0,096 0,419 0,419 0,548 0,786 -0

N 0,491 0,143 -0,095 -0,357 -0,143 0,667 1,00 0,386 -0,024 -0,024 0,095 0,690 -0

Р205 -0,364 -0,554 -0,301 -0,024 -0,301 0,096 0,386 1,000 -0,642 -0,642 -0,578 -0,084 -0

У рож. 0,482 0,395 0,431 -0,180 0,623 0,419 -0,024 -0,642 1,000 1,000 0,970 0,252 0

Урож.с/в 0,483 0,395 0,431 -0,180 0,623 0,419 -0,024 -0,642 1,000 1,000 0,970 0,252 0

Си вынос 0,455 0,429 0,357 -0,095 0,500 0,548 0,095 -0,578 0,970 0,970 1,000 0,381 -0

Си в раст 0,743 0,167 0,429 -0,476 0,190 0,786 0,690 -0,084 0,252 0,252 0,381 1,000 -0

вынос -0,096 0,619 -0,238 0,500 -0,333 -0,262 -0,548 -0,615 0,000 0,000 -0,024 -0,238 1

гп в раст -0,216 0,214 -0,262 0,238 -0,500 -0,405 -0,310 -0,024 -0,647 -0,647 -0,643 -0,214 0

Помимо выявленных ранее закономерностей, имеющих согласно данной матрице статистическое подтверждение (сильный связи выделены красным шрифтом), можно отметить корреляцию между выносом меди и ростом урожайности, а также количеством крахмала и калия в продукции. Вынос цинка не имеет связи с урожайностью, но связан прямой корреляцией с количеством протеина и зольностью в продукции. Обратная связь существует между выносом меди и содержанием подвижного фосфора и цинка в продукции, а также между выносом цинка и содержанием азота и подвижного фосфора в продукции.

Выводы

Таким образом, в процессе исследования было отмечено, что агрохимические показатели почвы в последействии меняются в разных вариантах опыта (частях делянок) неоднородно. Есть группа показателей, которые с течением времени изменяются на всех вариантах опыта и обнаруживают общую тенденцию изменения характеристик почвы (рН, Нг). Иная группа показателей агрохимических свойств остается устойчиво стабильной (гумус) и может зависеть в большей степени также и от характера севооборота.

Существует группа показателей (Р205, К20 в почве), изменяющаяся при окончании внесения удобрений на разных вариантах (делянках) опыта по-разному в зависимости от дозы последействия, при этом показатели возобновляются при возобновлении в опыте СШ 5 М модели интенсивного внесения удобрения на частях делянок (вариантах).

В случае с формами тяжелых металлов в почве их поступление оказывается неоднородным в зависимости от изучаемых доз последействия, может различаться на делянках с существовавшей ранее органической и органо-минеральной системой удобрения. Также количество меди и цинка в почве (прежде всего цинка) зависит от собственных свойств почвы опытного поля (различия между полями 1 и 2 при наличии одинаковой модели опыта, обусловленное территориальными и почвенными свойствами поля).

С течением времени формы меди и цинка в почве имеют тенденцию к переходу в подвижные, непрочно сорбированные формы, в случае с медью данная тенденция оказывается более выраженной (переход в подвижные, непрочно сорбированные формы может доходить почти до 100 %). В случае для Си в почве в обменной форме значения для дерново-подзолистой тяжелосуглинистой почвы рассматриваемых опытных полей

оказываются низкими, что может быть связано как с погрешностями методики, так и с общей особенностью почвы.

Си, 7.х\\, как показал статистический анализ, накапливаются в почве как в валовой, так и в подвижных (специфически сорбированной и комплексной формах) совместно - между их накоплением выявлена прямая корреляция с высоким коэффициентом. Это свидетельствует о том, что в том числе данные элементы поступают в почву из одного источника (кроме случая с на поле № 2).

С подкислением почвы в ней растет количество непрочно сорбированной меди и цинка, связывающихся с оксидами и гидроксидами металлов (специфически сорбированные формы си, Zт\\)l подвижных форм, но из-за подкисления почвы недоступных растениям.

Однако с течением времени из числа увеличивающихся более, чем вдвое в среднем по разным вариантам опыта подвижных форм меди и цинка в почве (варианты опыта без внесения удобрений в опыте СШ 5 М в 2010- е гг.) приоритет получают комплексные форм (медь и цинк, связанные с органическим веществом), доступные растениям. Более высокие показатели микроэлементного состава как почвы, так и растительной продукции, дает поле № 2.

Си и по-разному усваиваются растениями. Так, удалось зафиксировать большую вариабельность результатов выноса растениями и его большую прямую корреляцию в растительном сырье (зерне пшенице озимой, многолетних травах) с качеством продукции. Растительное сырье - зерно и сено многолетних трав по-разному, с разной интенсивностью накапливает медь и цинк. Зерно способно к большему (в том числе аномальному) накоплению данных микроэлементов, чем сено многолетних трав, прежде всего цинка.

Медь и цинк при наличии в почвах в подвижной форме и при переходе в растения статистически значимо влияют на качество продукции, - такие показатели, как протеин, зольность, сахар. Прямые корреляции удалось обнаружить на примере влияния на продукцию как микроэлемента цинка. Си повышает количество протеина, в нужных концентрациях способен повысить классность зерна пшеницы (с 3-го до 2-го класса), почти вдвое повысить содержание дисахаридов в продукции.

Между показателями крахмала и Си, как в продукции, так и в почве, существует обратная зависимость.

Обратная зависимость может прослеживаться в случае влияния данных микроэлементов в почве в подвижной форме и в сырье на показатель влаги в продукции (зерно).

В сырье многолетних трав микроэлементы, помимо сказанного, влияют на количество К20 и азота.

Между урожайностью продукции и количеством подвижных микроэлементов 7.х\\, Си в почве может существовать не ярко выраженная прямая зависимость, а в случае накопления микроэлемента в растении - также обратная (случай Си в сырье и урожай пшеницы озимой).

Качество продукции растет при более высоких показателях подвижных Си, в почве, при повышении показателей гумуса, росте рН и снижении гидролитической кислотности.

Из частей делянок с интенсивной и экстенсивной системой внесения удобрений в опыте СШ 5 М прослеживаются более высокие показатели урожайности на вариантах с

актуальным фоном внесения удобрений, более высокие показатели качества продукции - на вариантах с последействием высоких доз органо-минеральной и органической системы удобрений опыта CLU 5 и на вариантах с более высоким содержанием подвижных Си, Zn.

Рекомендации

Нужно отметить, что опыт CLU 5 существовал с 1964 по начало 1990-х гг. За это время были накоплены образцы почвы и статистические данные, в том числе подробные отчеты по вегетационному периоду и состоянию почв, внесению удобрений. С 1992 года на опытных полях № 1 - 3 изучалось последействие доз удобрений, вносившихся в I960 -1992-е гг. Имеются все образцы почв поделяночно с трех полей с 1980-х гг. Но. как и для опыта CLU 5, так и для изучения последействия в случае отобранных образцов, не всегда есть возможность в силу ограниченности финансирования соблюсти условия хранения, вся почва предшествующих лет хранится в бумажных негерметичных пакетах, более новые образцы - в полиэтиленовых пакетах. Часть образцов утрачена в силу пожара. Образцы утрачиваются и теряют ценность для анализа, в силу нарушений правил хранения и отсутствия идентификации.

Образцы растительного сырья ранее 2013 года в большинстве своем утрачены в силу естественных причин и отсутствия в силу ограниченного финансирования условий и оборудования для соблюдения правил хранения в укупоренной посуде. Полностью отсутствуют, в том числе в силу отсутствия условий для хранения архивные образцы соломы ячменя и пшеницы озимой опыта CLU 5 М (2011 - 2018 гг.).

Длительный опыт CLU 5, годы изучения последействия (1992 - 2011 гг.) и оставшиеся образцы почвы требуют тщательного хранения (с соблюдением правил упаковки и температурного и влажностного режима) и изучения.

Требуется сплошной анализ имеющихся образцов на современном лабораторном оборудовании и описание результатов для выявления динамики трансформации почвы, который сохранит данные этого опыта даже в случае полной утраты образцов. Требуется оцифровка ежегодных рукописных отчетов Отдела длительных опытов для последующего более эффективного использования в исследованиях.

Для образцов опыта CLU 5 М (2011 - 2018 гг.) требуется создать условия хранения, описание показателей на современном лабораторном оборудовании и помощь сотрудникам Отдела длительных опытов в их отборе, обработке, укупорке и систематизации. Необходимо проводить сплошной отбор образцов поделяночно, в случае зерновых - необходим отбор и сохранение в надлежащих условиях образцов соломы (которая на данный момент в архиве отдела отсутствует).

Так как опыт CLU 5 М предусматривает также и активные фоны с удобрениями на разделенных пополам делянках опыта CLU 5 на органо-минеральной (пятилетний севооборот: пшеница озимая, ячмень, многолетние травы (3 года)) и на минеральной (бессменная кукуруза) частях поля, необходимо обеспечивать опытные поля

необходимым количеством удобрений одного типа и полный учет их внесения.

Библиография

применения средств химизации в нечерноземной зоне (итоги 55 лет исследований в длительном полевом опыте)// Агрохимия. 2016. № 2, с. 20-30.

Г.И.Регулирование плодородия дерново-подзолистых суглинистых почв в длительных полевых опытах ЦОС ВНИИА// Инновационные решения регулирования плодородия почв сельскохозяйственных угодий (К 80-летию ВНИИА). Под редакцией академика РАСХН В.Г. Сычева; Российская академия сельскохозяйственных наук, Всероссийский научно-исследовательский институт агрохимии имени Д.Н. Прянишникова. Москва, 2011. С. 144-160.

применении (50 лет) в агроценозе на дерново-подзолистой почве. Автореферат дис. ... доктора биологических наук-Москва, 2010.-48 с.

тяжелосуглинистой почвы// Проблемы агрохимии и экологии. - 2017.-№ 1.-С. 36-42.

A.A.Боровлев, В.Г.Небытов, А.Д.Задорин, Н.В.Грядунова, Т.С.Наумкина,

B.С.Сидоренко, И.В.Кондыков.-Орел, 2006. С. 24-43.

функции агрохимии в современном земледелии материалы Всероссийского совещания Географической сети опытов с удобрениями. Российская академия сельскохозяйственных наук наук, Отделение земледелия, Секция агрохимии, Всероссийский научно-исследовательский институт агрохимии им. Д. Н. Прянишникова (ВНИИА), Докучаевское общество почвоведов, Комиссия по агрохимии и плодородию. - М., 2008. С. 232-236.

B.B. Докучаева .-Петрозаводск-Москва, 2012.-С. 350-351.