Обоснование норм применения минеральных удобрений при выращивании пшеницы озимой в условиях Западного Предкавказья

Введение. Проблема эффективного применения минеральных удобрений должна решаться за счет научно обоснованного сопровождения сельскохозяйственного производства растениеводческой продукции. Необходимо учитывать такие факторы, как увеличение посевных площадей в России до 82 млн га и повышение количества производимых минеральных удобрений. Эти тенденции предусматривают рациональное использование пашни и агрохимических средств. Многие исследователи отмечают, что увеличение производства зерна осуществляется за счет потенциального плодородия почв, что не способствует сохранению и поддержанию ее плодородия [1; 2; 3; 4; 5]. Поэтому актуальны исследования по установлению оптимальных норм удобрений с учетом влияния предшественника, возможности реализации генетического потенциала сорта культуры в изменяющихся почвен-но-климатиче-ских условий региона.

Цель исследования – в агроценозе пшеницы мягкой озимой, выращиваемой после подсолнечника в четвертой ротации 11-польного зернотравяно-пропашного севооборота, выявить рациональные нор- мы внесения минеральных удобрений, обеспечивающие высокие стабильные урожаи и качество зерна.

Материалы и методы. Исследования проводили в стационарном опыте кафедры агрохимии в учхозе «Кубань» при реализации Плана научно-исследовательских работ ФГБОУ ВО «Кубанский государственный аграрный университет» по теме «Действие норм минеральных удобрений на урожай и качество продукции сельскохозяйственных культур». Эксперимент входит в систему Географической сети опытов с удобрениями и заложен в соответствии с Методическими указаниями по проведению исследований в длительных опытах с удобрениями [6].

Объекты исследований: пшеница мягкая озимая сорт Безостая 100, нормы минеральных удобрений – одинарные, двойные и тройные, поликомпонентное удобрение Аквалис марки 18 : 18 : 18 + 3МgO + МЭ, почва опытного участка – чернозем выщелоченный слабогумусный сверхмощный легкоглинистый на лессовидных тяжелых суглинках.

Среднеранний сорт пшеницы озимой Безостая 100 включён в Государственный реестр селекционных достижений, допущенных к использованию в регионе. Растения среднерослые, высотой 81–104 см, засухоустойчивые и жаростойкие. Зерно средней крупности. Потенциал урожайности культуры около 10,0 т зерна с гектара.

Аквалис – это комплекс марок удобрений с различным соотношением элементов питания, дополнительно обогащенных S, Mg, B, Cu, Mn, Zn, Fe и Mo, для любых стадий развития культур. Немаловажно, что микроэлементы в составе удобрений хелатированы, что обеспечивает их полную биодоступность. Аквалис 18 : 18 : 18 + 3MgО + МЭ – водорастворимое поликомпонентное удобрение с равновесным содержанием азота, фосфора и калия, разработанное для обеспечения комплексного питания культур. Производитель рекомендует применять его в пе- риоды воздействия стрессов: засухи, переувлажнения, повреждения болезнями и вредителями.

Агротехника выращивания пшеницы мягкой озимой была общепринятой и соответствовала рекомендованной для центральной природно-климатической зоны достаточного, но неустойчивого увлажнения. Основная обработка почвы по вариантам опыта была следующей: проводилось двукратное лущение на глубину 8–10 см тяжелыми дисковыми боронами БДТ-3 в агрегате с ДТ-75. Перед посевом проводилась культивация на 5– 6 см агрегатом ДТ-75 + КПС-4,2 + БЗСС-1.0. Посев велся в оптимальные для центральной зоны Краснодарского края сроки, глубина заделки семян 5–6 см. После посева почва прикатывалась кольчато-шпоровы-ми катками 3ККШ-6А.

Под основную обработку почвы вносили: селитру аммонийную (34 % N), аммофос (12 % N, 52 % Р 2 О 5 ), калий хлористый (60 % К 2 О). Нормы удобрений: одинарная – N 40 Р 30 К 20 (низкая), двойная – N 80 Р 60 К 40 (средняя) и тройная – N 120 Р 90 К 60 (повышенная). Контроль без внесения удобрений. Некорневую подкормку растений проводили в фазе трубкования пшеницы озимой на фоне внесения минеральных удобрений современным водорастворимым поликомпонентным удобрением Аквалис Марка 18 : 18 : 18 + 3MgO + МЭ в дозе 3,0 кг/га с расходом рабочего раствора 150– 200 л/га. Площадь опытных делянок: общая – 162,0 м², учетная – 64,0 м².

Химические анализы выполнялись по общепринятым методикам: кислотность почвенного раствора (рН водной и солевой суспензии) – потенциометрически (ГОСТ 26423-85 и ГОСТ 26483-85), гидролитическая кислотность – по Каппену в модификации ЦИНАО (ГОСТ 26212-91); сумма обменных оснований – по Каппену-Гильковицу (ГОСТ 27821-88); емкость катионного обмена (ЕКО) и степень насыщенности почв основаниями (V) – расчетным методом. Содержание минерального азота определялось в свежих образцах (ГОСТ 28268–89), аммонийного азота – колориметрическим методом с помощью реактива Несслера (ГОСТ 2648985), нитратного азота – потенциометрическим методом, подвижных форм фосфора и калия в вытяжке – по Ф.В. Чирикову. Учет урожая в полевых опытах проводился комбайном «Сампо-500» в фазе полной спелости. Урожай с учетной площади каждой делянки взвешивали и пересчитывали на стандартную влажность зерна (14 %) и 100%-ную чистоту. Содержание белка в зерне определяли расчетным методом: содержание общего азота в зерне умножали на коэффициент 5,27.

Агрометеорологические условия в годы проведения исследований (2018–2021) отличались количеством выпавших осадков и контрастностью температурного режима атмосферного воздуха.

Результаты и обсуждение. По рельефу территория распространения чернозема выщелоченного слабогумусного – аллювиально-аккумулятивная равнина с покровом лессовидных отложений разной мощности. Почва имеет низкое содержание гумуса, но большую мощность гумусового горизонта. В горизонтах А п и А содержание гумуса 2,92–2,83 %, в горизонте АВ 2 – 1,45 и В – 1,13 %. Характеризуется высоким запасом гумуса в метровом слое почвы – 342,9 т/га, который обеспечивается за счет мощности гумусового горизонта. Чернозем выщелоченный обладает высокой емкостью поглощения – 31,1–34,7 мг-экв./100 г почвы, имеет невысокую гидролитическую кислотность – от 0,8 до 2,3 мг-экв./100 г почвы.

На черноземных почвах в регионе, имеющих достаточно высокое потенциальное плодородие, отмечается нестабильная урожайность пшеницы мягкой озимой. Из приведенных данных видно значительное варьирование урожайности, на которую влияют не только вносимые минеральные удобрения, но и другие факторы, в частности агрометеорологические условия сельскохозяйственного года произрастания культуры. Нами прослежена динамика урожайности культуры за последнее десятилетие (рисунок).

Рисунок – Динамика урожайности пшеницы озимой в Краснодарском крае, 2010–2022 гг.

За период с 2010 по 2022 гг. урожайность пшеницы озимой не была стабильной. Отмечены достаточно низкие уровни урожайности зерна в 2010, 2012 и 2020 гг., которые соответственно составляли 4,97; 4,33 и 4,77 т/га. Наибольшая урожайность была достигнута в 2017 и 2022 гг. – 6,54 и 6,74 т/га. За рассматриваемый период урожайность зерна пшеницы озимой варьировала от 5,54 до 5,98 т/га и в среднем была равна 5,74 т/га (рисунок). Формированию устойчивости растений к неблагоприятным агрометеорологическим условиям и высокой продуктивности в значительной степени способствует оптимизация минерального питания растений.

Известно, что уровень урожайности зерна пшеницы определяется обеспеченностью минеральным азотом. В наших исследованиях наибольшая микробиологическая активность, связанная с благоприятными гидротермическими условиями для процесса нитрификации в почве, складывалась в фазе весеннего кущения растений. В этот период, в соответствии с группировкой обеспеченности почвы, обнаруживалось среднее и повышенное содержание нитратного азота (N-NO3) в почве – 8,3–8,9 мг/кг. Это может быть связано с незначительным его потреблением растениями к указанной фазе вегетации. Повышенное содержание нитратного азота в слое почвы 0–40 см к фазе полной спелости снижалось до очень низкого и низкого уровня содержания нитратов, которое составляло 2,48–2,53 мг/кг, а в контрольном варианте обнаруживались только его следы. Видимо, это связано с выпадением в третьей декаде июня обильных атмосферных осадков и вымывания этой формы азота за пределы слоя почвы 0–40 см (в июне 2021 г. выпало 108 мм), а также уплотнения почвы под культурой.

Агрохимический анализ почвы в фазы весеннего кущения, выхода в трубку и цветения пшеницы озимой свидетельствует о низком средневзвешенном содержании аммонийного азота (N-NH 4 ) в слое почвы 0–40 см. Внесение минеральных удобрений в дозах N 40 P 30 K 20 , N 80 P 60 K 40 и N 120 P 90 K 60 способствовало увеличению содержания аммонийного азота относительно контроля в начале вегетации культуры, но уровень ее обеспеченности этой формой азота по результатам диагностики минерального питания оставался низким. В пахотном слое почвы средневзвешенное содержание аммонийного азота было не выше 3,7; 3,9 и 4,4 мг/кг соответственно дозе внесения минерального удобрения.

При низком и среднем содержании минерального азота в слое почвы 0–40 см в агроценозе пшеницы озимой отмечается достаточно высокий его запас в метровом слое почвы – 183,0–199,5 кг/га.

В агроценозе пшеницы озимой на протяжении практически всей вегетации культуры содержание подвижного фосфора в черноземе выщелоченном относительно минерального азота не было столь динамичным. В соответствии с группировкой по обеспеченности содержание подвижных фосфатов характеризовалось как повышенное и высокое [7; 8]. Средневзвешенное содержание подвижного фосфора в пахотном и подпахотном (20– 40 см) слоях почвы в вариантах с применением N 40 P 30 K 20 , N 80 P 60 K 40 и N 120 P 90 K 60

составляло 48; 56 и 64 мг/кг соответственно. Применение минеральных удобрений способствует улучшению фосфатного режима почвы, и запас доступного фосфора в слое 0–40 см в вариантах, где вносили N 40 P 30 K 20 , N 80 P 60 K 40 и N 120 P 90 K 60 , был равен 288; 336 и 384 кг/га соответственно.

Результаты химических анализов почвы в агроценозе пшеницы озимой по содержанию подвижного калия свидетельствуют о средней и повышенной обеспеченности культуры этим элементом. В вариантах с нормами внесения удобрений N 40 P 30 K 20 , N 80 P 60 K 40 и N 120 P 90 K 60 средневзвешенное содержание подвижного калия было равно 250, 346 и 392 мг/кг соответственно. Запас подвижного калия на этих вариантах в слое 0– 20 см соответственно составил 750, 1138 и 1175 кг/га.

Минеральные удобрения – важный фактор в повышении урожая зерна пшеницы озимой. Улучшая обеспеченность растений доступными и наиболее дефицитными элементами минерального питания, удобрения, вносимые в различных нормах, способствуют более активному поглощению минерального азота, подвижных форм фосфора и калия из почвы. Это положительно влияет на рост и развитие растений, что в конечном итоге определяет урожайность культуры (табл. 1).

Таблица 1

Урожайность пшеницы озимой в зависимости от внесения удобрений, 2018–2021 гг.

Удобрение	Урожайность зерна, т/га, по годам			Средняя урожай-ность, т/га	Прибавка урожая к контролю
	2018/ 2019	2019/ 2020	2020/ 2021		т/га	%
Контроль, без удобрения	4,91	5,12	5,22	5,08	-	-
N 40 P 30 K 20	6,25	5,81	5,93	6,00	0,92	18,1
N 80 P 60 K 40	6,69	6,67	6,88	6,75	1,67	32,9
N 120 P 90 K 60	6,73	6,88	6,93	6,85	1,77	34,8
N 40 P 30 K 20 + Аквалис	6,64	6,22	7,17	6,68	1,60	31,5
N 80 P 60 K 40 + Аквалис	7,76	7,22	8,27	7,75	2,67	52,6
N 120 P 90 K 60 + Аквалис	7,89	7,47	8,34	7,90	2,82	55,5
НСР 05	0,33	0,18	0,21	0,45	-	-

Сравнивая данные по урожайности за три года исследований, необходимо отметить, что наименьший показатель в среднем по опыту был в 2019/2020 сельскохозяйственном году – 6,48 т/га против 6,70–6,96 т/га в другие годы.

2019/2020 сельскохозяйственный год характеризовался неблагоприятными агрометеорологическими условиями в период налива зерна: высокая температура атмосферного воздуха и сильный северовосточный ветер на фоне незначительного количества осадков, что привело к снижению урожая пшеницы озимой.

Внесение минеральных удобрений в почву в различных нормах оказывало благоприятное влияние на протяжении всего периода исследований на формирование урожая зерна пшеницы озимой. Средняя урожайность культуры от применения N 40 P 30 K 20 , N 80 P 60 K 40 и N 120 P 90 K 60 была равна соответственно 6,00; 6,75 и 6,85 т/га, что выше контроля на 0,92; 1,67 и 1,77 т/га (18,1; 32,9 и 34,8 %).

Некорневая подкормка растений поли-компонентным удобрением Аквалис, проведенная на фоне внесения N 40 P 30 K 20 , N 80 P 60 K 40 и N 120 P 90 K 60 , способствовала достоверному увеличению урожайности. Применение N 40 P 30 K 20 + Аквалис; N 80 P 60 K 40 + Аквалис и N 120 P 90 K 60 + Аквалис влияло на формирование более продуктивных растений и повышение урожайности зерна до 6,68; 7,75 и 7,90 т/га соответственно. В зависимости от норм внесения основного удобрения в сочетании с некорневой подкормкой прибавки урожая соответственно составили 1,60; 2,67 и 2,82 т/га, что выше контроля на 31,5; 52,6 и 55,5 %. Относительно одинарной, двойной и тройной норм полного минерального удобрения от применения в подкормку Аквалиса урожайность повысилась на 0,68; 1,01 и 1,05 т/га.

Урожайность пшеницы озимой возрастала за счет большего числа сформированных у растений продуктивных стеблей на единице площади (на 4,2–22,9 %), увеличения массы зерна с одного колоса (на 23,1–26,9 %), массы 1000 зерен (на 8,7 %), а также озерненности колоса (на 5,5– 20,8 %).

Применение минеральных удобрений при выращивании пшеницы мягкой озимой положительно сказалось не только на урожайности культуры, но и на качестве ее зерна (табл. 2).

Таблица 2

Качество зерна пшеницы озимой в зависимости от действия минеральных удобрений (2018–2021 гг.)

Вариант	Содержание белка, %, по годам				Средне -взвешенное содержание клей-кови-ны, %	Сред-невзвешенное значение натуры зерна, г/л
	2018/ 2019	2019/ 2020	2020/ 2021	средне- взвешен- ное со- держание белка
Контроль, без удобрений	11,2	10,5	11,1	10,9	20,1	773,7
N 40 P 30 K 20	11,4	11,6	11,7	11,6	21,7	775,9
N 80 P 60 K 40	11,9	12,0	12,8	12,2	23,1	779,6
N 120 P 90 K 60	12,1	12,0	12,6	12,2	23,5	784,7
N40P30K20+ Аквалис	12,6	12,2	12,4	12,4	21,9	781,3
N 80 P 60 K 40 + Аквалис	12,7	12,5	12,7	12,6	23,7	785,2
N 120 P 90 K 60 + Аквалис	12,7	12,7	12,9	12,8	23,8	790,0
НСР 05	0,33	0,18	0,21	-	1,3	5,7

Допосевное внесение удобрений в дозе N 40 P 30 K 20 , N 80 P 60 K 40 и N 120 P 90 K 60 повышало содержание белка в зерне, составившее 11,6; 12,2 и 12,2 %, что выше контроля (10,9 %) на 0,7; 1,3 и 1,3 %. При этом содержание клейковины и натура зерна также повысились и достигали при применении N 40 P 30 K 20 – 21,7 % и 775,9 г/л, N 80 P 60 K 40 – 23,1 % и 779,6 г/л и N 120 P 90 K 60 – 23,5 % и 784,7 г/л соответственно (табл. 2).

Некорневая подкормка водорастворимым поликомпонентным удобрением Аквалис в сочетании с допосевным внесением азота, фосфора и калия в различных нормах способствовала дополнительному питанию растений и формированию более качественного зерна. В вариантах N80P60K40 + Аквалис и N120P90K60 + Аквалис получены максимальные показатели по содержанию белка (12,6 и 12,8 %) и содержанию клейковины (23,7 и 23,8 %). Средневзвешенное значение натуры зерна – важного показателя его выполненности, также выше в этих вариантах и соответственно было равно 785,2 и 790,0 г/л. Определена высокая стекловидность зерна пшеницы мягкой озимой в удобренных вариантах, которая варьировала от 55,6 до 56,3 %. В контроле этот показатель существенно ниже – 52,9 %.

Некорневая подкормка поликомпо-нентным удобрением Аквалис марки 18 : 18 : 18 + 3MgO + МЭ в дозе 3,0 кг/га в фазе трубкования растений в сочетании с допосевным внесением двойной и тройной норм полного минерального удобрения способствовали максимальному увеличению сбора белка с гектара: N 80 P 60 K 40 + Аквалис – 976,5 кг/га и N 120 P 90 K 60 + Аквалис – 1011,2 кг/га.

Выводы. Исследования в 2018–2021 гг. на черноземе выщелоченном слабогумусном сверхмощном легкоглинистом в четвертой ротации 11-польного зернотра-вя-но-пропашного севооборота показали высокую агрономическую эффективность внесения минеральных удобрений в агроценозе пшеницы озимой сорта Безостая 100, выращиваемой после подсолнечника. Стабильные и достоверные урожаи зерна были получены при внесении N 80 P 60 K 40 и N 120 P 90 K 60 – 6,75 и 6,85 т/га. Некорневая подкормка растений в фазе трубкования поликомпонентным удобрением Аквалис (3,0 кг/га) на фоне допосевного внесения N 80 P 60 K 40 и N 120 P 90 K 60 способствовала получению максимальной урожайности: N 80 P 60 K 40 + Аквалис – 7,75 т/га, N 120 P 90 K 60 + Аквалис – 7,90 т/га, содержания белка в зерне – 12,6 и 12,8 %, содержания клейковины – 23,7 и 23,8 % и сбора белка – 976,5 и 1011,2 кг/га соответственно.