Применение серосодержащих удобрений под масличные культуры на чернозёмах выщелоченных

Введение. Получение высоких урожаев, высококачественного белка и масла при возделывании масличных культур является перспективным и актуальным направлением в АПК РФ. При решении этой проблемы особое значение приобретает разработка приемов эффективного использования элементов питания и снижения их потерь. Большая роль в связи с этим принадлежит сере, которая так же, как и азот, входит в состав белков.

В почвах сера встречается в минеральной и органической формах. Минеральную форму элемента представляют гипс, ангидрит, пирит, сфалерит, а также сульфаты щелочных и щелочноземельных металлов. В гумусово-аккумулятивных горизонтах сера накапливается преимущественно в форме органических соединений. В их состав входит основная часть почвенной серы. В результате микробиологических процессов она окисляется до сульфатов, которые затем усваиваются растениями. Из-за слабого поглощения сульфаты содержатся в почвах в очень небольших количествах [6; 7]. Легкорастворимые и адсорбированные сульфаты являются основным источником доступной для растений серы [10]. Количество их меняется в зависимости от гранулометрического состава почвы, количества обменных катионов и природы глинистых минералов, а также связано с окислами железа и алюминия. Слаборастворимые сульфаты представлены соединениями бария и стронция [8].

Действие серных удобрений на рост и развитие растений связано с изменением доступности питательных элементов в почве и проявляется в непосредственном участии серы в метаболизме растений.

Интенсивные исследования по эффективности форм, видов, сроков и способов внесения серных удобрений под рапс, проведённые канадскими учёными на серых, тёмно-серых лесных почвах и черно- зёмах, с внесением гранулированных серосодержащих удобрений, суспензий, а также элементарной серы поверхностно вразброс или путём опрыскивания показали, что суспензии и порошковидная элементарная сера были близки по эффективности к сульфатным формам серных удобрений, а жидкие удобрения были более эффективны. Гранулированные формы и элементарная сера заметно повышали эффективность во второй год, но уступали формам сульфатным, суспензионным и порошковидным [13]. На чернозёмных почвах повышалось содержание масла и серы в семенах рапса, а также уменьшалось количество хлорофилла. Внесение сульфата натрия под предшественник (пшеница) обеспечивало последействие серы на рапсе, повышая содержание масла и серы в семенах, при одновременном снижении в них хлорофилла и азота. Эффективность серосодержащих удобрений не зависела от способа основной обработки почвы [12].

Установлено существенное повышение в растениях рапса содержания сульфата, цистеина, глутатиона, гликозинолата при внесении серосодержащих удобрений. Выяснены механизмы S-индуцируемой устойчивости рапса к грибу Pirenopeziza brassicae [11]. Рапс, как предшественник, может способствовать увеличению доступности серы для последующих в севообороте культур. При средней обеспеченности почвы подвижной серой применение серных удобрений в половине случаев приводило к повышению масличности семян рапса [14].

В США установлено увеличение прибавок урожайности сои от внесения серы на фонах N, P, K, Ca и NPK. Сера положительно влияла на образование клубеньковых бактерий и химический состав растений сои [15].

Под влиянием серы в урожае бобовых культур становится больше азота, фосфора, кальция, а также микроэлементов. Сера увеличивает накопление сухого вещества растениями сои, способствует повышению массы 1000 семян и урожайности [9]. При этом в общем объеме накопленного азота повышается доля белкового, а доля небелковых азотистых веществ уменьшается.

Серосодержащие удобрения активизируют жизнеспособность клубеньковых бактерий, что усиливает симбиотическую фиксацию атмосферного азота [3].

Установлено положительное влияние ввода в полнорационные комбикорма низкоглюкозинолатных безэруковых семян рапса на мясо молодняка гусей. Такой приём обеспечивает высокую интенсивность роста птицы, конверсию кормов в продукцию и высокую рентабельность производства [4].

Таким образом, вопросы оптимизации минерального питания серой рапса, сои и других культур, возделываемых на чернозёмах Краснодарского края, являются весьма актуальными и перспективными направлениями исследований.

Материалы и методы . Исследования проводились в лабораторных и полевых условиях. Объектами исследований содержания и распределения форм серы являлись чернозёмы выщелоченные обычного рода Азово-Кубанской низменности. Общая площадь их в Краснодарском крае составляет 240,7 тыс. га.

Полевые опыты по изучению применения серных удобрений проводились в 2009–2010 гг. во Всероссийском НИИ масличных культур им. B.C. Пустовойта (г. Краснодар). Опытные культуры: скороспелый сорт озимого рапса Меот и раннеспелый сорт сои Альба. Опыт полевой, повторность 4-кратная, размещение вариантов рендомизированное. Удобрения вносили: на сое – в дозе N40, N40S2 и N40S4 в подкормку в фазе ветвления ранцевым опрыскивателем с нормой расхода рабочей жидкости 300 л/га в вечернее время после захода солнца, на рапсе озимом – в дозе Р60К40 осенью при посеве и в сочетании Р60К40 с N60 и N60S6 весной в подкормку. Уборку урожая проводили комбайном «Неgе». По- сле обмолота урожай с каждой делянки взвешивался, после этого отбирались пробы семян для определения содержания сора, влажности и содержания масла и белка. Урожайность приводили к 100%-ной чистоте и 14%-ной влажности у сои и 12%-ной – у рапса. Перед уборкой урожая с закрепленных стационарных площадок отбирали пробы растений для определения структурных элементов урожая в соответствии с разработанной во ВНИИМК методикой [5].

Валовую и минеральную серу в почвах определяли по Р.Х. Айдиняну, подвижную серу – турбидиметрически, по методике ЦИНАО. В свежих почвенных образцах определяли: содержание влаги – термостатно-весовым методом, нитратного азота – по ГОСТ 26488-85, аммонийного азота – по ГОСТ 26489-85, гидролитическую кислотность – по ГОСТ 26212-84, а в сухих образцах – содержание гумуса по ГОСТ 26213-84, сумму обменных оснований – методом Каппена-Гильковица, активную кислотность – на потенциометре.

Математическая обработка и пересчет результатов почвенных анализов проводили по методике в изложении Н.Г. Зырина [1]: М – средняя арифметическая величина, n – число параллельных определений, m – ошибка среднего арифметического, δ – средняя квадратическая ошибка, V – коэффициент варьирования, Р – относительная ошибка среднего арифметического, t – критерий достоверности. Статистическую обработку урожайных данных проводили дисперсионным методом.

Результаты и обсуждение . Исследуемые черноземы относятся к южноевропейской фации, где сумма активных температур колеблется от 3000 до 3600 °С, а годовая норма осадков – от 400 до 660 мм. Они отличаются невысоким содержанием гумуса и большой мощностью гумусовых горизонтов.

Чернозёмы выщелоченные обычного рода распространены в основном южнее типичных черноземов по линии станиц Новомышастовская – Новотиторовская – Динская – Воронежская. На левобережье Кубани они расположены севернее линии Лабинск – Великовечное на водоразделе Лаба – Белая. От чернозёмов типичных отличаются в основном выщелачиванием карбонатов за пределы гумусовых горизонтов.

Нашими исследованиями установлено, что по содержанию гумуса изучаемые черноземы относятся преимущественно к слабогумусным (табл. 1).

Таблица 1

Статистические показатели свойств черноземов выщелоченных

Горизонт	Гумус,% (М ± m)	V ,%	Сумма обменных оснований, мг-экв. на 100 г почвы (М ± m)	V, %	рНн 2 о (М ± m)	V, %
	N = 6		N = 12		n=12
А п	3,18 ± 0,15	11,3	37,2 ± 1,51	4,05	6,66 ± 0,052	2,71
А	2,52 ± 0,12	11,1	37,2 ± 1,25	3,37	6,60 ± 0,040	2,08

Довольно высокая сумма обменных оснований черноземов выщелоченных частично унаследована от материнских лёссовых суглинков и глин, а частично приобретена в процессе почвообразования, особенно гумусонакопления. В составе гуминовых кислот основное количество приходится на фракцию, связанную с кальцием, значительно меньшее – на фракцию, связанную с глинистыми минералами [2].

Черноземы выщелоченные имеют достоверные различия в количестве валовой серы между горизонтами А п и АВ. Содержание его в материнских породах существенно отличается от гумусовых горизонтов (табл. 2).

Характер распределения минеральной серы в профиле отличается от валовых и резервных форм: содержание увеличивается к материнской породе. Наиболее обеспечены подвижными сульфатами пахотные слои чернозёмов.

Таблица 2

Распределение форм серы в профиле чернозёмов выщелоченных, мг на 100 г почвы (n = 6)

Горизонт	Валовая		Минеральная		Подвижная
	М ± m	V, %	М ± m	V, %	М ± m	V, %
А п	33,4 ± 1,30	09,54	2,08 ± 0,13	14,78	0,27 ± 0,03	24,4
А	30,2 ± 1,28	10,35	2,28 ± 0,07	07,89	0,30 ± 0,04	34,9
АВ 1	25,2 ± 0,27	02,86	3,16 ± 0,05	04,20	0,23 ± 0,02	26,1
АВ 2	23,8 ± 0,29	03,04	3,67 ± 0,06	04,25	0,22 ± 0,01	13,9
В	22,4 ± 0,27	03,00	4,22 ± 0,09	04,66	0,19 ± 0,01	10,2
С	19,8 ± 1,12	13,90	4,57 ± 0,09	04,99	0,19 ± 0,01	10,4

Таким образом, чернозёмы выщелоченные Западного Предкавказья имеют в гумусово-аккумулятивном горизонте относительно невысокое количество валовой серы, 94–96 % которой находится в недоступной растениям резервной форме. Только 4,5–6,5 % валового количества приходится на содержание минеральной серы, из которого 13–42 % составляют наиболее доступные растениям подвижные формы элемента.

По содержанию и запасам серы в пахотных и гумусово-аккумулятивных горизонтах исследуемые почвы объединены в группу низко обеспеченную подвижными сульфатами. Они содержат менее 0,6 мг/100 г почвы подвижной серы, валовой - 24,7–39,3 мг/100 г почвы, из которой 2,2–6,2 % приходится на минеральную форму. Запасы минеральной и подвижной серы составляют 47,5 и 9,58 кг/га. Сельскохозяйственные культуры, возделываемые на почвах этой группы, могут испытывать недостаток в серном питании в порядке возрастания их потребности к сере (зерновые – бобовые - крестоцветные - маревые).

Почва Центральной экспериментальной базы ВНИИМК – чернозем выщелоченный слабогумусный сверхмощный легкоглинистого гранулометрического состава. Пахотный слой характеризуется повышенным содержанием подвижного фосфора, высоким – обменного калия; средним – подвижных форм марганца, кобальта, меди, цинка; низким – серы, бора и молибдена.

Применение серосодержащих удобрений приводило к увеличению показателей структуры урожая сои: числа бобов на одном растении, числа семян с одного растения, массы 1000 семян, и не влияло на число семян в одном бобе. Оказывая в целом положительное влияние на сою, удобрения способствовали формированию более высокой продуктивности сорта сои Альба (табл. 3).

Таблица 3

Продуктивность сои в зависимости от удобрения

Вариант опыта	Средняя урожайность семян		Средний сбор протеина
	т/га	к контролю, т/га	кг/га	к контролю, кг/га
1. Контроль (без удобрений)	2,39	0	753	0
2. N 40 S 4	2,73	0,34	875	122
3. N 40 S 2	2,71	0,32	865	112
4. N 40	2,68	0,29	854	101
НСР 05	0,05		18,9

Испытываемые удобрения, в сравнении с контролем, повышали урожайность семян сои на 0,29–0,34 т/га, или на 12,1– 14,2 %. Более высокие прибавки урожая получены при использовании серосодержащего удобрения в дозе N 40 S 4 – 0,34 т/га. В сравнении с применением N 40 в форме карбамида, урожайность семян от внесее-ния серосодержащих удобрений возрастала на 0,03–0,05 т/га, что свидетельствует о положительном влиянии серы на формирование урожая.

На содержание в семенах сои протеина и масла изучаемые удобрения не оказывали существенного влияния. Однако при среднем содержании протеина в семенах по вариантам опыта (39,0–39,2 %) установлена устойчивая тенденция увеличения его количества на вариантах с внесением серосодержащих удобрений.

Поскольку соя – белково-масличная культура, важными показателями ее продуктивности являются сборы с урожаем семян протеина. Применение N 40 способствовало увеличению сбора протеина на 101 кг/га, N 40 S 2 - на 112 кг/га, а N 40 S 4 -на 122 кг/га (см. табл. 3). По сравнению с N 40 внесение N 40 S 2 и N 40 S 4 способствовало увеличению сбора белка на 0,11–

0,21 кг/га. Прибавки сбора протеина от удобрений обусловлены, главным образом, их влиянием на уровень урожая сои.

Удобрения, содержащие в своем составе серу, показали более высокую окупаемость одного килограмма действующего вещества прибавками урожая семян и сбора протеина в сравнении с азотным удобрением (табл. 4). По окупаемости удобрений прибавками урожая семян они превосходили карбамид на 5,5 и 4,1 %, прибавками сбора протеина – на 12,0 и 8,0 %.

Таблица 4

Окупаемость изучаемых удобрений прибавкам урожая семян и сбора протеина

Доза удобрения	Прибавка к контролю		Окупаемость 1 кг д.в. удобрения прибавками
	урожая семян, т/га	сбора протеина, кг/га	урожая семян, кг	сбора протеина, кг
N 40 S 4	0,34	122	7,7	2,8
N 40 S 2	0,32	112	7,6	2,7
N 40	0,29	101	7,3	2,5

Исследования эффективности удобрений на рапсе озимом показали, что по сравнению с контролем внесение с осени Р 60 К 40 повышало урожайность рапса озимого на 0,19 т/га, сочетание внесения Р 60 К 40 осенью с N 60 весной в подкормку – на 0,50 т/га, а с N 60 S 6 – на 0,63 т/га (табл. 5).

Таблица 5

Продуктивность рапса озимого в зависимости от удобрений

Вариант опыта	Средняя урожайность семян		Средний сбор масла
	т/га	к контролю, т/га	т/га	к контролю, т/га
1. Контроль (без удобрений)	3,46	0	1,36	0
2. Р 60 К 40 осенью	3,65	0,19	1,43	0,07
3. Р 60 К 40 осенью + N 60 весной	3,96	0,50	1,53	0,17
4. Р 60 К 40 осенью + N 60 S 6 весной	4,09	0,63	1,59	0,23
НСР 05	0,08	-	0,05	-

На фоне осеннего применения Р60К40 при внесении в подкормку N60 урожайность семян возрастала на 0,31 т/га, a при N60S6 – на 0,44 т/га. При равном количестве азота в составе изучаемых удобрений (N60) наличие серы в удобрении (N60S6) способствовало увеличению урожайности на 0,13 т/га на фоне среднего содержания подвижной серы в черноземе выщелоченном.

Содержание масла в семенах рапса озимого не зависело от применяемых в опыте удобрений и в среднем по вариантам опыта варьировало от 41,0 до 42,0 % в 2009 г. и от 46,3 до 47,9 % – в 2010 г.

Сбор масла определяется урожайностью и содержанием масла в семенах. Несмотря на слабое влияние вносимых удобрений на уровень содержания масла в семенах, они способствовали увеличению его сбора с ростом урожайности (табл. 5). На фоне осеннего внесения Р 60 К 40 сбор масла возрастал от весенней подкормки азотом в дозе N 60 на 0,10 т/га, а от N 60 S 6 – на 0,16 т/га.

Самая высокая окупаемость 1 кг д.в. удобрения прибавками урожая семян и сбора масла получена при использовании весной в подкормку N 60 S 6 на фоне осеннего внесения Р 60 К 40 – 3,8 и 1,4 кг соответственно, что в два раза выше по сравнению с осенним внесением Р 60 К 40 и на 22,6 % – в сравнении с применением карбамида в дозе N 60 (табл. 6).

Таблица 6

Окупаемость удобрений прибавками урожая семян и сбора масла

Доза удобрения	Прибавка к контролю		Окупаемост удобрения п	ь 1 кг д.в. рибавками
	урожая семян, т/га	сбора масла, т/га	урожая семян, кг	сбора масла, кг
Р 60 К 40 осенью	0,19	0,07	1,9	0,7
Р 60 К 40 осенью + N 60 весной	0,50	0,17	3,1	1,1
Р 60 К 40 осенью + N 60 S 6 весной	0,63	0,23	3,8	1,4

По показателям продуктивности сои и рапса озимого и окупаемости удобрений в погодных условиях вегетационного периода культур 2008–2010 гг. более высокая эффективность, в сравнении с применением N 40 и N 60 в форме карбамида, выявлена при внесении под сою N 40 S 4 , а под рапс озимый – N 60 S 6 на фоне осеннего использования Р 60 К 40 .

Полученные результаты свидетельствуют о необходимости широкого использования серосодержащих удобрений при выращивании сельскохозяйственных культур с высоким качеством урожая.

Заключение. Чернозёмы выщелоченные Западного Предкавказья по содержанию и запасам серы объединены в группу низко обеспеченную подвижными сульфатами. Они содержат менее 0,6 мг/100 г почвы подвижной серы, валовой - 24,7– 39,3 мг/100 г почвы, из которой 2,2–6,2 % приходится на минеральную форму. Запасы минеральной и подвижной серы составляют 47,5 и 9,58 кг/га.

Применение серосодержащих препаратов на фоне основных минеральных удобрений способствовало существенному увеличению урожайности семян сои (на 0,03–0,05 т/га) и рапса (на 0,13 т/га), а также сбору протеина и масла этих культур с одного гектара.

Установлена самая высокая окупаемость 1 кг действующего вещества серосодержащих удобрений прибавками урожая семян и сбора масла.