Применение цинковых удобрений при возделывании озимой пшеницы на лугово-черноземной почве Западной Сибири

В современной агрохимической науке и практике особенно актуальными являются вопросы повышения эффективности минеральных удобрений. При этом приобретают большое значение такие проблемы, как определение наилучших доз удобрений, оптимальное соотношение питательных веществ в них для конкретных почвенных разностей и определенных климатических условий. Повышение эффективности внесения микроудобрений на лугово-черно-

земной, где часто наблюдается недостаток микроэлементов, путем определения оптимальных способов и доз их внесения – один из актуальных вопросов продуктивности сельскохозяйственных культур [1–5].

Содержание доступного цинка в черноземных почвах Омской области чаще всего находится на низком уровне (на 2878,5 тыс. га, или 98,8% обследованной площади). Поэтому исследованиям применения цинковых удобрений при выращивании различных культур в Западной Сибири уделяется большое внимание в агрохимической науке [2–7].

Цель исследований – выявить эффективность применения цинковых удобрений под озимую пшеницу на лугово-черноземной почве Омской области.

Объекты и методы

Полевые эксперименты по удобрению озимой пшеницы (сорт Омская 4) проводились на полях Сибирского научно-исследовательского института сельского хозяйства, расположенных в увально-прииртышском почвенном районе южной лесостепи Омской области, в 2007–2012 гг. Почва – лугово-черноземная среднемощная среднегумусовая тяжелосуглинистая. Содержание в пахотном слое нитратного азота и подвижного фосфора – среднее, обменного калия – высокое, подвижного цинка – низкое.

Для решения поставленных задач по оптимизации микроэлементного питания озимой пшеницы в работе использованы методы полевых, лабораторных исследований, а также математический анализ с использованием информационных технологий.

Схемы опытов предусматривали изучение различных доз цинковых удобрений в основное внесение и при опудривании семян на различных фонах азотных и фосфорных удобрений, в т.ч. полученных расчетными методами. Формы удобрений – аммиачная селитра, суперфосфат двойной, сернокислый цинк. Расположение делянок – систематическое, площадь – 16 м2. Предшественник – кулисный пар. Агротехника – общепринятая для зоны.

Результаты исследований

Установлено положительное действие цинка при основном внесении на урожайность зерна озимой пшеницы в зависимости от доз и фона применения (табл. 1). Внесение цинковых удобрений в дозах 4 и 8 кг д.в./га без применения фосфорных удобрений позволило сформировать высокую прибавку урожая 0,32–0,61 т/га (11,6–23,0% к варианту N 30 в среднем по годам исследований). При этом окупаемость цинка удобрений была даже выше, чем от их внесения на фосфорном фоне. В опыте наибольшая прибавка урожая зерна пшеницы 0,87 т/га в среднем за года исследований сформировалась при применении дозы цинка 8 кг д.в./га на фоне Р 60 (при урожайности зерна в варианте N 30 2,65 т/га).

В то же время внесение цинковых удобрений в дозе 4 кг/га на фоне Р 60 не привело к достоверному увеличению урожайности по сравнению с такой же дозой без фосфорного фона (прибавка урожая 0,59 и 0,67 т/га соответственно). Вероятно, это можно объяснить негативным влиянием на поступление цинка повышенного содержания фосфора в почве при применении фосфорных удобрений. Для преодоления негативного влияния данного фактора потребовалось увеличение дозы цинка до 8 кг/га, что и позволило получить наивысшую прибавку урожая в опыте.

Применение дозы цинка 12 кг д.в./га не привело к увеличению продуктивности по сравнению с дозой 8 кг д.в./га. Этот вариант был добавлен после двух лет эксперимента для изучения эффективности повышенной дозы цинковых удобрений.

Предпосевная обработка семян – э ффективный и простой способ применения микроудобрений. Он обеспечивает растения микроэлементами в самом начале роста, способствует активизации физиологических и биохимических процессов в прорастающем семени. Для этой цели используют соли микроэлементов.

При опудривании семенного материала сульфатом цинка выявлено, что наиболее эффективно на фоне N 30 Р 60 применение соли цинка в дозах 100 и 150 г/ц – получена практически одинаковая средняя за два года прибавка урожая зерна 0,79 и 0,83 т/га, или 28,7 и 30,1% к варианту N 30 соответственно.

Таблица 1

Влияние различных способов применения цинковых удобрений на урожайность зерна озимой пшеницы на лугово-черноземной почве (2008–2011)

Вариант	Урожайность зерна, т/га						Прибавка
	2008 г.	2009 г.	2010 г.	2011 г.	Средняя		т/га		% к контролю
					2010–2011 гг.	2008–2011 гг.
N 30	3,30	1,79	2,19	3,32	2,75	2,65	–	–	–	–
N 30 + Zn 4	4,59	2,30	2,34	3,81	3,07	3,26	0,32	0,61	11,6	23,0
N 30 + Zn 8	3,98	1,93	2,85	3,81	3,33	3,14	0,58	0,49	21,0	18,4
N 30 + Zn 12	–	–	2,49	3,54	3,01	–	0,26	–	9,4	–
N 30 Р 60	4,24	2,29	2,34	3,99	3,16	3,21	0,41	0,59	14,9	21,1
N 30 Р 60 + Zn 4	4,50	2,64	2,35	3,82	3,08	3,32	0,33	0,67	12,0	25,2
N 30 Р 60 + Zn 8	4,54	2,72	2,56	4,29	3,42	3,52	0,67	0,87	24,3	32,8
N 30 Р 60 + Zn 12	–	–	2,69	3,95	3,32	–	0,57	–	20,7	–
N 30 Р 60 + Zn 50 *	3,33	2,24	2,27	4,09	3,18	2,98	0,43	0,33	15,6	12,4
N 30 Р 60 + Zn 100 *	4,33	2,51	2,63	4,46	3,54	3,48	0,79	0,83	28,7	31,3
N 30 Р 60 + Zn 150 *	–	–	2,41	4,75	3,58	–	0,83	–	30,1	–
НСР 05	0,22	0,16	0,16	0,26	–

* Граммов соли микроэлемента на 1 ц семян.

Следует отметить, что обработка семян микроэлементами не является приемом, заменяющим внесение микроэлементов в почву, но в отдельных случаях с ее помощью можно частично предотвратить цинковую недостаточность у растений.

В 2011–2012 гг. были проведены исследования по выявлению действия различных расчетных доз цинковых удобрений на продуктивность озимой пшеницы на фоне высокой обеспеченности растений (N 30 Р 60 ) основными элементами питания (табл. 2).

Таблица 2

Влияние расчетных доз цинковых удобрений в основное внесение на урожайность зерна озимой пшеницы на лугово-черноземной почве (2011–2012)

Вариант	Урожайность зерна, т/га			Прибавка
				т/га	% к фону
	2011 г.	2012 г.	Средняя
N 30 Р 60 – фон	2,85	2,38	2,61	–	–
фон + Zn 3,4 (ОУ)	3,81	2,60	3,21	0,60	22,3
фон + Zn 6,6 (ОУ)	3,61	2,60	3,10	0,49	18,7
фон + Zn 11,3 (ПО)	3,62	2,57	2,57	0,40	15,3
НСР 05	0,24	0,20	–

Метод определения доз удобрений с учетом оптимальных уровней (ОУ) содержания элементов питания в почве основан на применении формулы

Д = (Эо – Эф) ∙ b, где Эо и Эф – оптимальное и фактическое содержание элемента питания в почве, мг/кг; b – коэффициент интенсивности действия единицы внесенного минерального удобрения (1 кг д.в./га) на химический состав почвы (мг/кг), для цинка он равен 0,16 [5].

При этом изучались два предполагаемых уровня оптимального питания (содержание подвижного цинка 1,0 и 1,5 мг/кг почвы, дозы Zn 3,4 и 6,6 кг д.в./га соответственно).

Дозу на основе полевого опыта (ПО) рассчитывали по формуле

Дп = До ∙ Хо ∙ Хп, где До – установленная доза удобрений (кг д.в./га) при соответствующем содержании (мг/кг) элемента в почве (Хо); Дп – предполагаемая доза удобрений (кг д.в./га) при содержании (мг/кг) соответствующего элемента в почве конкретного поля (Хп).

Данные методы расчета доз удобрений были апробированы ранее для различных культур в ряде исследований [5–12].

Расчетные дозы удобрений положительно повлияли на продуктивность озимой пшеницы, прибавки урожая зерна во всех вариантах получены достоверные. Наилучшим методом из изучаемых оказался расчет доз удобрений на основе оптимальных уровней (ОУ). Определенные таким образом дозы Zn 3,4 и 3,6 кг д.в./га имели преимущество перед дозой Zn 11,3 кг д.в./га, полученной расчетом на основе полевых опытов (ПО). Увеличение урожайности составило 0,60; 0,49 и 0,40 т/га соответственно при урожайности на фоне N 30 Р 60 – 2,61 т/га (табл. 2).

Изменения в соотношении усвояемых растениями питательных элементов оказывают соответствующее влияние на интенсивность биохимических процессов и органообразование, что в результате приводит к изменению структуры урожая. Управлять урожаем – это так воздействовать на растения, чтобы обеспечить возможно более высокие показатели всех элементов структуры урожая. Таким образом, оптимальные дозы удобрения превращаются в инструмент создания наилучшей структуры урожая, при которой наблюдается самое экономное расходование элементов питания для создания единицы товарной продукции [5].

Число зерен в колосе определяется, прежде всего, теми условиями, в которых проходит фаза кущения зерновых, так как в это время у них заканчивается формирование колоса. Но озерненность колоса, несомненно, зависит от последующих условий развития растений. При недостатке влаги и резком нарушении питания растений значительная часть колосков в колосе может оказаться недоразвитой и озерненность будет пониженной.

Масса зерна также зависит от условий, в которых развивается растение. Крупное полновесное зерно формируется при полном удовлетворении потребности растений в период налива в питании, влаге, температуре, при отсутствии причин, нарушающих нормальный ход налива, – суховеев, пониженных температур, заморозков, избытка влаги, болезней, вредителей.

Анализ данных по показателям структуры урожая озимой пшеницы при изучении различных способов применения цинковых удобрений показал, что цинковые удобрения положительно влияют на такие показатели, как продуктивная кустистость, озерненность колоса и масса 1000 зерен (табл. 3).

В среднем продуктивная кустистость в лучших вариантах Р 60 Zn 8 и Р 60 Zn 100 составила 9 шт. Количество колосков в колосе изменялось незначительно от 15 до 17 в вариантах Zn 12 ; Р 60 Zn 12 ; Р 60 Zn 100 .

Таблица 3

Влияние различных способов внесения цинковых удобрений на структуру урожая озимой пшеницы (среднее за 2007–2011 гг.)

Вариант	Высота растений	Кустистость		Главный колос			М 1000 зерен, г
		Общая	Продуктивная	Количество колосков	Количество зерен	Масса зерна
N 30	98	9	9	16	37	1,51	42,3
N 30 + Zn 4	96	8	8	15	32	1,59	46,9
N 30 + Zn 8	102	8	8	16	39	1,78	45,2
N 30 + Zn 12	95	10	10	17	39	1,73	44,3
N 30 Р 60	100	9	8	16	38	1,89	43,8
N 30 Р 60 + Zn 4	94	9	8	16	39	1,69	43,1
N 30 Р 60 + Zn 8	98	10	9	17	40	1,71	48,2
N 30 Р 60 + Zn 12	92	7	7	17	39	1,74	42,5
N 30 Р 60 + Zn 50 *	98	8	7	16	37	1,84	47,8
N 30 Р 60 + Zn 100 *	95	13	9	17	40	1,99	49,4
N 30 Р 60 + Zn 150 *	102	9	6	15	37	1,68	45,3

Весьма реальным резервом повышения урожайности является увеличение числа зерен в колосе. Наибольшее количество зерен в колосе за годы исследований сформировалось также в лучших вариантах по урожайности Р 60 Zn 8 и Р 60 Zn 100 – 40 шт.

Масса зерна главного колоса изменялась от 1,51 г в контроле до 1,99 г в варианте Р 60 Zn 100 .

Масса 1000 зерен в среднем по годам исследований в контроле составила 42,3 г. Наибольшая масса 1000 зерен получена в самом продуктивном варианте с применением опудри-вания семян цинком в дозе 100 г/ц по фосфорному фону – 49,4 г.

Таким образом, наиболее стабильное положительное действие на показатели структуры урожая отмечается при основном внесении дозы 8 кг д.в./га цинка при посеве и опудривании солью сернокислого цинка в дозе 100 г соли на 1 ц семян.

По химическому составу и соотношению питательных веществ зерно пшеницы выгодно отличается от зерна других культур. Оно содержит большое количество веществ, необходимых для жизни человека. Определяют ценность зерна белки и углеводы. Технологические свойства зерна обусловлены содержанием клейковины.

В понятие «качество пшеницы» входит более двух десятков признаков, которые характеризуют химический состав зерна, т.е. содержание в нем белков, крахмала, клетчатки, растворимых углеводов, жиров, зольных элементов, витаминов и т.д., а также хлебопекарные и технологические свойства муки.

Из физических показателей наибольшее внимание уделяется натурному весу, стек-ловидности, массе 1000 зерен. Показателем натурного веса (вес 1 л зерна, выраженный в граммах) широко пользуются при оценке зерна пшеницы в отечественной и зарубежной практике.

Показатель стекловидности варьирует от 45 до 50%. Следовательно, зерно озимой пшеницы Омская 4 относится к среднестекловидным, поэтому обладает сравнительно высоким содержанием белка, клейковины и хорошими хлебопекарными качествами.

Микроэлементы при рациональном их использовании оказывают положительное влияние на качество растениеводческой продукции, что отчасти нашло подтверждение в исследованиях (табл. 4). Максимальное значение натуры зерна 774 г/л отмечено в варианте N 30 Р 60 Zn 100 , тогда как в контрольном варианте оно составляло 762 г/л. Основное внесение цинка без применения фосфорных удобрений привело к снижению показателя натуры зерна по сравнению с контролем. При улучшении фосфорного питания лучший показатель натуры был отмечен в варианте N 30 Р 60 Zn 8 и составил 773 г/л.

Таблица 4 Влияние разных способов внесения цинковых удобрений на качество зерна озимой пшеницы (среднее за 2007–2011 гг.)

Вариант	Натура, г/л	Стекловидность, %	Белок, %	Клейковина, %	ИДК
N 30	762	49	15,3	26,3	71,7
N 30 + Zn 4	758	49	14,9	26,0	73,3
N 30 + Zn 8	753	48	15,4	26,8	76,7
N 30 + Zn 12	759	48	13,8	25,8	74,5
N 30 Р 60	753	49	15,2	26,1	74,3
N 30 Р 60 + Zn 4	758	49	15,2	26,2	77,0
N 30 Р 60 + Zn 8	773	50	15,5	27,3	72,7
N 30 Р 60 + Zn 12	767	48	14,1	26,4	67,5
N 30 Р 60 + Zn 50 *	761	49	14,0	25,4	70,0
N 30 Р 60 + Zn 100 *	774	49	15,7	27,6	74,0
N 30 Р 60 + Zn 150 *	770	49	13,1	26,5	67,0

Количество белка в зерне определяет пищевую ценность и изменяется от 9 до 26%. Оно зависит главным образов от климатических условий и увеличивается с запада на восток. Решающая роль в биосинтезе белка в растениях принадлежит влажности и температуре почвы и почвенного воздуха.

Варьирование содержания белка обусловлено влиянием факторов внешней среды, а также различным потреблением элементов минерального питания в период вегетации.

Самые высокие показатели в исследованиях белка и клейковины получены в варианте Р 60 Zn 100 . Содержание белка составило 15,7%, клейковины – 27,6%.

Влияние цинка на содержание белка при основном внесении цинка представлено на рис. 1. На графике хорошо заметно увеличение содержания белка до 15,4% при внесении дозы цинка 8 кг д.в./га. Дальнейшее увеличение дозы привело к снижению показателя.

Рис. 1. Влияние основного внесения цинковых удобрений на содержание белка в зерне озимой пшеницы по фону N 30 (среднее за 2007–2011 гг.)

На рис. 2 представлены данные по влиянию основного внесения цинка на содержание белка по фону N 30 Р 60 . Увеличение содержание белка начинается с применения дозы 4 кг д.в/га (15,2%) и достигает максимума с применением дозы 8 кг д.в./га (15,5%). Содержание клейковины в лучшем варианте (Р 60 Zn 100 ) составило 27,3%.

Рис. 2. Влияние основного внесения цинкового удобрения по фону N 30 Р 60 на содержание белка в зерне озимой пшеницы (среднее за 2007–2011 гг.)

Рис. 3. Влияние опудривания семян цинковым удобрением по фону N 30 Р 60 на содержание белка в зерне озимой пшеницы (среднее за 2007–2011 гг.)

На рис. 3 представлены данные по влиянию опудривания семян цинковым удобрением по фону N 30 Р 60 на урожайность и содержание белка. Наибольшие показатели содержания белка и клейковины отмечены в варианте с дозой 100 г/ц и составили 15,7; 26,7% соответственно. Применение доз 50 и 150 г соли на 1 ц семян снизило показатели по отношению к контролю.

Заключение

В результате экспериментов установлено, что применение цинковых удобрений при возделывании озимой пшеницы в лесостепной зоне Западной Сибири является эффективным. Наилучшей дозой на фоне N 30 Р 60 в основное внесение было применение 8 кг д.в./га, а при опудривании семян – 100 г/ц. Применение расчетных доз удобрений на основе различных методов способствовало достоверному повышению урожайности. Наиболее стабильные результаты по эффективности удобрений получены при применении доз, рассчитанных методом с учетом оптимальных уровней элемента питания в почве.

При постоянном контроле и регулировании содержания питательных элементов в корнеобитаемом слое почвы можно развивать в растении те показатели качества, которые необходимы. Минеральное питание непосредственно влияет на качество урожая, следовательно, на дальнейшую цену при реализации и расширении рынка сбыта убранного зерна.